CN101713041B - 一种新型Al-Mg-Si合金 - Google Patents
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Abstract
一种新型Al-Mg-Si合金，其重量成份为：Mg：0.2～0.4％、Si：0.2～0.6％、Cu：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.2％、Cr：0.1％、Zn：0.1～0.3％、Ti：0.02％、Fe：≤0.3％，余量为Al。该合金与6063合金相比，挤压温度低，可节约能源，减少模具磨损，降低生产成本；由于变形抗力低，可提高挤压速度10％以上；同时，即使在较低温度下固溶，强度依然能超过(达到)正常挤压温度下的6063合金。
Description
技术领域
本发明涉及一种Al-Mg-Si合金，尤其涉及一种新型建筑型材的挤压工艺。
背景技术
铝合金由于具有高强度、高韧性、轻质结构、耐腐蚀、加工性能好、易回收等特点，是现代社会所追加追求的、最有希望的金属材料之一，特别是6063合金，是最为常用的建筑型材合金。目前看来，6063合金的生产工艺已经日趋成熟并大量应用，而其挤压温度需在较高的范围约500℃左右，因此对6063合金的研究主要针对其低温挤压技术，以求在节能减排方面有所突破，但是，由于6063合金本身强度不高，因此在低温挤压后，导致固溶温度不够，从而使得合金的力学性能不达标，因而要实现6063合金的低温挤压并应用到实际应用中是非常困难的，所以市场上迫切需要一种新型合金，来代替6063合金从而实现低温快速挤压技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的Al-Mg-Si建筑型材挤压合金，拥有中等的抗拉强度，能够在较低的挤压温度和合金固溶程度较低的条件下，合金的力学性能达到6063合金的水平，以真正实现建筑型材合金的低温挤压技术，从而达到节能降耗的目的。
为解决上述问题，本发明的一种新型Al-Mg-Si合金，其重量成份为：Mg：0.2～0.4％、Si：0.2～0.6％、Cu：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.2％、Cr：0.1％、Zn：0.1～0.3％、Ti：0.02％、Fe：≤0.3％、余量为Al。
本发明的新型Al-Mg-Si合金的制备方法及其挤压工艺包括如下步骤：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右完全熔化后，依次加入重量成份为0.2～0.6％Si，0.1～0.5％Cu，0.1～0.2％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.1～0.3％Zn，0.2～0.4％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
本发明的新型Al-Mg-Si合金，需要严格控制主要杂质元素铁，铁元素会严重降低合金的抗蚀性，故应合理控制在较低的范围，即铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
B)热挤压成形
铸锭加热温度为430℃，模具加热温度为380℃，将铸锭挤压加工成特定尺寸的型材。
C)热处理
挤压后样品进行在线风淬处理，人工时效温度为200℃，时效时间为3小时。
本发明的新型Al-Mg-Si合金，铸锭加热到430℃后，使用6063合金常用的后续处理工艺，其性能指标如下：
抗拉强度≥220MPa，屈服强度≥165Mpa，延伸率≥10％，可见在较低的挤压温度下其综合性能指标均达到传统建筑型材的要求。
本发明的新型Al-Mg-Si合金与6063合金相比，挤压温度低，可节约能源，减少模具磨损，降低生产成本；由于变形抗力低，可提高挤压速度10％，从而在现有产能上提高生产效率；由于合金中加入铜元素，合金力学性能峰值提高，因此，即使在较低温度下固溶，强度依然能超过(达到)正常挤压温度下的6063合金。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右完全熔化后，依次加入重量成份为0.25％Si，0.2％Cu，0.1％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.1％Zn，0.30％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成φ95×300mm的铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
合金中铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
B)热挤压成形
铸锭加热温度为430℃，使用GB ZM1HC002模具，模具加热温度为380℃，将铸锭挤压加工成特定尺寸的型材。
C)热处理
挤压后样品进行在线风淬处理，人工时效温度为200℃，时效时间为3小时。
D)材料性能
抗拉强度(MPa)：210；屈服强度(MPa)：165；伸长率(％)：12；
实施例2：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右熔化后，依次加入重量成份为0.5％Si，0.1％Cu，0.1％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.2％Zn，0.25％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成φ95×300mm的铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
合金中铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
后续工艺与实施例1相同。
D)材料性能
抗拉强度(MPa)：220；屈服强度(MPa)：170；伸长率(％)：11.5；
实施例3：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右熔化后，依次加入重量成份为0.6％Si，0.2％Cu，0.1％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.3％Zn，0.20％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成φ95×300mm的铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
合金中铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
后续工艺与实施例1相同。
D)材料性能
抗拉强度(MPa)：230；屈服强度(MPa)：175；伸长率(％)：10；
实施例4：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右熔化后，依次加入重量成份为0.25％Si，0.1％Cu，0.1％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.2％Zn，0.40％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成φ95×300mm的铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
合金中铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
后续工艺与实施例1相同。
D)材料性能
抗拉强度(MPa)：210；屈服强度(MPa)：170；伸长率(％)：11；
实施例5：
A)合金制备
先将纯铝投入已准备好的干净的坩埚电阻炉中熔炼，加入覆盖剂，至800℃左右熔化后，依次加入重量成份为0.35％Si，0.5％Cu，0.1％Mn，待熔化后再加入重量成份为0.1％Cr，0.3％Zn，0.25％Mg，所有金属熔化后，充分搅拌，然后进行造渣、除气精炼，保温10分钟后加入铝钛硼晶粒细化剂，保温2-5分钟后，浇铸成φ95×300mm的铸锭，冷却后取样经DTA分析合金固液相温度。
合金中铁元素重量成份控制在不大于0.3％。
后续工艺与实施例1相同。
D)材料性能
抗拉强度(MPa)：230；屈服强度(MPa)：175；伸长率(％)：12；
Claims (1)
1.一种新型Al-Mg-Si合金，其特征在于：其重量成份为：Mg：0.2～0.3％、Si：0.2～0.35％、Cu：0.5％、Mn：0.1～0.2％、Cr：0.1％、Zn：0.3％、Ti：0.02％、Fe：≤0.3％，余量为Al。
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