CN102041417B - 一种用于制造汽车保安件的铝合金及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造汽车保安件的铝合金及制备方法，其特征在于它由Si 0.95～1.05％、Mg 0.55～0.6％、Mn 0.42～0.52％、Sc 0.02～0.05％、Cr 0.08～0.20％、Ti 0.03～0.05％、B0.005～0.01％和余量工业纯铝组成，经冶炼，热处理，高温挤压，在线水冷处理，通过淬火装置，型材加热、降温、出炉冷却后为本发明产品，具有产品优化配方，抗拉强度可达到330～360MPa，规定非比例延伸强度可达到280～310MPa，延伸率可达到12～14％以上，保证了在制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性的优点及效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金，特别是用于制造汽车保安件的铝合金，属合金领域。
本发明还涉及该铝合金的制备方法。
背景技术
汽车的前后保险杠总成、防撞梁等都是汽车保安件，现有的上述保安件多数采用铝合金挤压型材为主体，一般采用6082合金制成，其不足之处通常存在抗拉强度和规定非比例延伸强度较低、延伸率较低，达不到产品机械性能，且在型材横向折弯的生产过程中，出现制品沿挤压痕开裂的现象。有些厂家在此基础上对合金进行了优化，但原则没有改变。装备较好的铝型材厂在在线风冷后利用立式淬火炉进行固溶热处理工序，这不仅增加了成本，而且，虽然抗拉强度和规定非比例延伸强度达到了要求，但延伸率大大降低。在型材横向折弯的生产过程中，制品沿挤压痕开裂的现象大大增加。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种抗拉强度可达到330～360MPa，规定非比例延伸强度可达到280～310MPa，延伸率可达到12～14％以上，保证了在制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性的用于制造汽车保安件的铝合金，从而使保安件提高了安全性能。
本发明还提供该铝合金的制备方法。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：
一种用于制造汽车保安件的铝合金，它由下述重量百分比的原料组成：
Si 0.95～1.05％、Mg 0.55～0.6％、Mn 0.42～0.52％、Sc0.02～0.05％、Cr 0.08～0.20％、Ti 0.03～0.05％、B 0.005～0.01％和余量工业纯铝。
所述铝合金的制备方法，它按下述步骤进行：
(a)将0.95～1.05重量％的Si，0.55～0.6重量％的Mg、0.42～0.52重量％的Mn、0.02～0.05重量％的Sc、0.08～0.20重量％的Cr、0.03～0.05重量％的Ti和0.005～0.01重量％的B加入余量的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭，
(b)再将(a)项的铝合金长锭装入均质炉中进行均匀化热处理，温度555～560℃，保温8～12小时出炉，再进入冷却炉用强冷风冷却至常温，切成短段，
(c)冷却常温后的铝合金短锭在加热炉再加热500～520℃上机挤压成型，出料口温度为525～535℃，
(d)采用在线水冷处理，通过淬火装置，将型材在水中穿行而过，型材入水前，风机冷却，型材淬火温度在500～510℃，
(e)水冷处理后将型材装入时效炉加热到180～185℃，保温2～3小时，然后将温度降低到150～155℃，保温6～8小时，出炉冷却后为本发明产品。
本发明选择的铝合金原料配比在6082合金中的添加元素和用量进行调整，并经过多次试验而确定的，选用Si用量为0.95～1.05％，Mg用量为0.55～0.6％，Mn用量0.42～0.52％，Cr用量0.08～0.20％，Ti 用量0.03～0.05％，同时增加了B和Sc两元素组成新的原料配比，这样配出的合金具有较高的抗拉强度、规定非比例延伸强度和良好的延伸率，其中Cr加入铝合金后形成Al7(Cr Fe)、Al12(CrMn)等化合物具有阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金具有一定的强化作用，Cr还能改善合金韧性和降低应力开裂敏感性、增加淬火敏感性等特点，提高合金的抗拉强度、规定非比例延伸强度和延伸率。同时，Ti、B加入铝合金可以细化铸造组织和焊缝组织，减少开裂倾向，提高材料力学性能等特点，在合金中适度加入Sc：0.02～0.05％，Sc属于过渡族元素，又属于稀土元素，在铝及铝合金中，既有稀土元素净化熔体和改善铸锭组织的作用，又有过渡元素细化晶粒，抑制再结晶的作用。加入Sc提高了铝合金强度和韧性，使该合金具有良好的延展性，特别是铝合金热挤压型材的纵向延伸率得以大幅提高，在型材横向折弯的生产过程中，不会出现制品沿挤压痕开裂的现象，优化了合金综合性能。
本发明的制备方法是，合金按优化的配方用同水平热顶铸造的方法，制造的铝合金长锭，经均匀化热处理，采用强冷风冷却的方式，制作出优质的铸锭；铸锭在挤压成型材的过程中，通过控制挤压温度，保证出料口温度在525～535℃，为后序淬火奠定基础；通过淬火装置，选择合适的冷却温度和时间，提高型材的韧性，保证在后序的横向折弯过程中，降低开裂倾向。
采用两阶段温度时效：首先将型材加热到180～185℃，保温2～3小时，将型材强度不完全释放出来，随后将温度降低到150～155℃，保温6～8小时，出炉冷却，保证了型材的韧性，提高延伸率，防止型材横向折弯时开裂。
按着上述配方和制备方法的汽车保安件用铝合金型材，抗拉强度可达到330～360MPa，规定非比例延伸强度可达到280～310MPa，延伸率可达到12～14％以上，保证了制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性，通过国外综合性能检测，其结果达到并超过了汽车保安件用铝合金型材T6状态的特别质量要求，超过了6082T6SQ标准要求。
本发明的铝合金与现有的6082合金进行比较，其结果见表1
表1本发明的铝合金与现有的6082合金性能比较结果
| 性能比较 | 6082合金 | 本发明的铝合金 |
| 抗拉强度MPa | 290 | 330～360 |
| 非比例延伸强度MPa | 250 | 280～310 |
| 延伸率％ | 6 | 12～14 |
| 冲击韧性 | 一般 | 良好 |
从表1结果可以看出本发明产品具有抗拉强度和规定非比例延伸强度均高于已有技术，，保证了制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有产品优化配方，产品抗拉强度高，可达到330～360MPa，规定非比例延伸强度可达到280～310MPa，延伸率可达到12～14％以上，在型材横向折弯不会出现制品沿挤压痕开裂的现象，保证了制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性的优点及效果。
具体实施方式
实施例1
将0.95kg的Si，0.6kg的Mg、0.42kg的Mn、0.05kg的Sc、0.20kg的Cr、0.03kg的Ti和0.01kg的B加入97.74kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度555℃，保温12小时，再进入冷却炉用强冷风冷却至常温，切成短段后在加热炉再加热500℃的铝合金锭上机挤压成型，出料口温度为525℃，采用在线水冷处理，通过淬火装置，将型材在水中穿行而过，型材入水前，风机冷却，型材淬火温度在510℃，水冷处理后将型材加热到180℃，保温3小时，然后将温度降低到150℃，保温8小时，出炉冷却后为本发明产品。该产品抗拉强度330MPa，非比例延伸强度280MPa，延伸率12％，冲击韧性良好。
实施例2
将1.0kg的Si，0.58kg的Mg、0.48kg的Mn、0.03kg的Sc、0.1kg的Cr、0.04kg的Ti和0.008kg的B加入97.762kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度558℃，保温10小时，再进入冷却炉用强冷风冷却至常温，切成短段后在加热炉再加热510℃的铝合金锭上机挤压成型，出料口温度为530℃，采用在线水冷处理，通过淬火装置，将型材在水中穿行而过，型材入水前，风机冷却，型材淬火温度在505℃，水冷处理后将型材加热到183℃，保温2.5小时，然后将温度降低到153℃，保温7小时，出炉冷却后为本发明产品。该产品抗拉强度340MPa，非比例延伸强度300MPa，延伸率13％，冲击韧性良好。
实施例3
将1.05kg的Si，0.55kg的Mg、0.52kg的Mn、0.02k的Sc、0.08kg的Cr、0.05kg的Ti和0.005kg的B加入97.725kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度560℃，保温8小时，再进入冷却炉用强冷风冷却至常温，切成短段后在加热炉再加热520℃的铝合金锭上机挤压成型，出料口温度为535℃，采用在线水冷处理，通过淬火装置，将型材在水中穿行而过，型材入水前，风机冷却，型材淬火温度在500℃，水冷处理后将型材加热到185℃，保温2小时，然后将温度降低到155℃，保温6小时，出炉冷却后为本发明产品。该产品抗拉强度360MPa，非比例延伸强度310MPa，延伸率14％，冲击韧性良好。
Claims (2)
1.一种用于制造汽车保安件的铝合金，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成：
Si 0.95～1.05％、Mg 0.55～0.6％、Mn 0.42～0.52％、Sc0.02～0.05％、Cr 0.08～0.20％、Ti 0.03～0.05％、B 0.005～0.01％和余量工业纯铝。
2.如权利要求1所述铝合金的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行：
(a)将0.95～1.05重量％的Si，0.55～0.6重量％的Mg、0.42～0.52重量％的Mn、0.02～0.05重量％的Sc、0.08～0.20重量％的Cr、0.03～0.05重量％的Ti和0.005～0.01重量％的B加入余量的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭，
(b)再将(a)项的铝合金长锭装入均质炉中进行均匀化热处理，温度555～560℃，保温8～12小时出炉，再进入冷却炉用强冷风冷却至常温，切成短段，
(c)冷却常温后的铝合金短锭在加热炉再加热500～520℃上机挤压成型，出料口温度为525～535℃，
(d)采用在线水冷处理，通过淬火装置，将型材在水中穿行而过，型材入水前，风机冷却，型材淬火温度在500～510℃，
(e)水冷处理后将型材装入时效炉加热到180～185℃，保温2～3小时，然后将温度降低到150～155℃，保温6～8小时，出炉冷却后为产品。
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