CN103031470A - 一种铝合金、该铝合金的铸造方法及用其挤压型材的方法 - Google Patents

一种铝合金、该铝合金的铸造方法及用其挤压型材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域,尤其涉及一种铝合金、用其铸造铸锭的方法及用铸锭挤压型材的方法。本发明所要解决技术问题是:提供一种强度高、同时具有良好的成型性能的铝合金。为了而解决上述问题,本发明所提供了一种高强铝合金,具体方案是:一种高强铝合金,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg:0.5~1.5%,Si:0.25~1.2%,Cu:0.6~1.2%,Mn:0.1~0.8%,Cr:0.01~0.2%,Ti:0.01~0.15%,其余为Al。该合金的空心型材在T6状态下,即在完成时效处理之后,其屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa、塑性在10%以上,同时具有较好的焊接性能及抗疲劳性能。

Description

一种铝合金、该铝合金的铸造方法及用其挤压型材的方法
技术领域
[0001] 本发明属于铝合金技术领域,尤其涉及一种铝合金、用其铸造铸锭的方法及用铸锭挤压型材的方法。
背景技术
[0002] 6系铝合金具有中等强度、易挤压成型、焊接性能良好等特点,广泛地应用于车辆制造、交通运输、建筑等行业。但其相对较低的强度严重制约了 6系合金在某些强度要求较高的型材构件上的应用。2系、7系的铝合金虽然具有很高的强度,但是不易挤压成型,难以生产一些形状复杂的空心型材。因此开发一种强度高于现有6系合金,且同时拥有良好挤压成型性能的新合金及其相应的挤压工艺,具有重要的意义。
发明内容
[0003] 本发明所要解决技术问题是:提供一种强度高、同时具有良好的成型性能的铝合金。
[0004] 为了而解决上述问题,本发明所提供了一种高强铝合金,具体方案是:
[0005] 一种高强铝合金,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg:0. 5〜1.5%,Si :O. 25 〜1. 2%, Cu :0. 6 〜1. 2%, Mn :0.1 〜O. 8%, Cr :0. 01 〜O. 2%, Ti :0. 01 〜O. 15%,其余为Al。
[0006] 可选的,一种高强铝合金,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :0. 5〜l%,S1:O. 3 〜O. 8%,Cu :0. 6 〜O. 9%,Mn :0.1 〜O. 4%,Cr :0. 01 〜O. 1%,Ti :0. 01 〜O. 08%,其余为Al。
[0007] 可选的,一种高强铝合金,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :1〜1. 5%,S1:O. 8 〜1. 2%,Cu :0· 9 〜1. 2%,Μη :0· 4 〜O. 8%,Cr :0· I 〜O. 2%,T1:0· 08 〜O. 15%,其余为Al。
[0008] 可选的,一种高强铝合金,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :0. 8〜l%,S1:O. 7 〜O. 9%,Cu :0· 9 〜1. 1%,Mn :0. 3 〜O. 5%,Cr :0. 05 〜O. 15%, Ti :0. 05 〜O. 1%,
其余为Al。
[0009] 本发明还提供了按照本发明所提供的铝合金组分及其含量铸造铸锭的方法,包括以下步骤:
[0010] 将按照本发明所提供的组分和百分含量生产的铝锭和/或铝水加入熔炼炉,加热并融化;
[0011] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0012] 当熔体温度在730_750°C时,进行第一次喷粉精炼,静置20_40分钟后扒渣;
[0013] 当熔炼炉中熔体温度达到740_770°C时,将熔体倒入保温炉;
[0014] 保温炉中熔体温度在730_750°C时,进行第二次喷粉精炼,静置20_40分钟后扒渣;[0015] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0016] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为680-720°C,铸造速度为40-80mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为20-30°C。
[0017] 本发明还提供了一种按照本发明所提供的铸锭挤压型材的方法,包括以下步骤:
[0018] 对使用本发明所提供的技术方案所铸造的铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为500〜550°C,时间为10〜20小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0019] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至500〜550°C,型材挤压出口速度为2〜5m/s,淬火温度控制在520〜560°C ;淬火方式为水冷;
[0020] 挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 5〜I % ;
[0021] 挤压型材采用人工时效,温度为175〜200°C,时间为4〜12小时。
[0022] 本发明的有益效果在于:
[0023] 增加Mg、S1、Cu等元素的含量,可以提高铝合金的强度,但是过量的Cu含量会使合金的在挤压时的变形抗力增加,相应的空心型材的挤压生产变得困难;不同元素的强化效果也不尽相同。因此需合理控制Mg、S1、Cu等元素的含量,使合金在强度与成型性能之间达到一个最佳的平衡。
[0024] 在挤压过程中,因晶界移动,从而使得晶粒长大,降低型材的抗拉强度。在铝合金中加入Mn、Cr防止挤压过程中晶粒长大,在晶界处跟铝形成化合物,从而在晶界处阻碍晶界移动,防止晶粒长大,从而保证型材的抗拉强度。而Mn、Cr过量则会出Mn、Cr剩余,造成淬火敏感性增强,Mn、Cr欠量则会则不能有效抑制晶粒长大。而在本发明所提供的范围内,既可以使Mn、Cr被充分利用,又可以有效防止晶粒长大,从而增加强度。
[0025] Ti通过细化晶粒提升合金的强度,当Ti的含量小于本发明所提供的量时,不能充分起到细化晶粒的效果,强度不高;当Ti的含量大于本发明所提供的量时,则不能继续细化晶粒,并且,多余的Ti还会降低合金的强度。
[0026] 该合金的空心型材在T6状态下,即在完成时效处理之后,其屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa、塑性在10%以上,同时具有较好的焊接性能及抗疲劳性能。该合金在挤压过程中的变形抗力与6082 (屈服强度290MPa、抗拉强度310MPa)合金相当,可挤压出形状复杂的空心型材。具体实施方式
[0027] 为了充分公开本发明的技术内容,下面结合最佳的实施方式予以清楚、简要的描述。需要再次强调的是,本发明所公开的技术方案只是本发明的最佳实施方式,而不是全部,并且,本领域技术人员结合本发明及现有技术显而易见地获取的技术方案仍属本发明的保护范围。
[0028] 各实施例所提供的合金屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa、塑性在10%以上,以具体原理已在发明内容中详细叙述,不再赘述。
[0029] 实施例1
[0030] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0. 5%,Si :0. 26%, Cu -.0.6%,Mn :0.1 %, Cr :0. 01%, Ti :0. 01%, Al :95. 82% 0
[0031] 本发明中,屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa,屈服强度11%。[0032] 实施例2
[0033] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0.7%,Si :0. 41%,Cu :75%,Mn :0. 2%, Cr :0. 04%, Ti :0. 03%, Al :97. 87%。
[0034] 本发明中,屈服强度达到353MPa、抗拉强度达到404MPa,屈服强度10. 5%。
[0035] 实施例3
[0036] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0. 8%,Si :0. 47%, Cu :0. 68%,Mn :0. 4%, Cr :0. 07%, Ti :0. 05%, Al :97. 53%。
[0037] 本发明中,屈服强度达到355MPa、抗拉强度达到410MPa,屈服强度13%。
[0038] 实施例4
[0039] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg :1%,Si :0. 67%, Cu :0. 8%, Mn :O. 3%, Cr :0. 09%, Ti :0. 06%, Al :97. 08%。
[0040] 本发明中,屈服强度达到360MPa、抗拉强度达到415MPa,屈服强度12%。
[0041] 实施例5
[0042] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:1.2%,Si :0. 76%, Cu :0. 9%,Mn :0. 5%, Cr :0. 1%, Ti :0. 08%, Al :96. 46%。[0043] 本发明中,屈服强度达到357MPa、抗拉强度达到412MPa,屈服强度11%。
[0044] 实施例6
[0045] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:1.4%,Si :0. 84%, Cu :0. 93%,Mn :0. 6%, Cr :0. 12%, Ti :0. 07%, Al :96. 04%。
[0046] 本发明中,屈服强度达到362MPa、抗拉强度达到421MPa,屈服强度14%。
[0047] 实施例7
[0048] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0. 5%,Si :0. 26%, Cu -.0.6%,Mn :0.1 %, Cr :0. 01%, Ti :0. 01%, Al :95. 01%。
[0049] 本发明中,屈服强度达到365MPa、抗拉强度达到424MPa,屈服强度12%。
[0050] 实施例8
[0051] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0. 5%,Si :0. 26%, Cu :0. 6%,Mn :0.1 %, Cr :0. 01%, Ti :0. 01%, Al :95. 48%。
[0052] 本发明中,屈服强度达到359MPa、抗拉强度达到411MPa,屈服强度10%。
[0053] 实施例9
[0054] 一种高强铝合金,其组分及重量百分含量为:Mg:0. 5%,Si :0. 26%, Cu :0. 6%,Mn :0.1 %, Cr :0. 01%, Ti :0. 01%, Al :95. 91%。
[0055] 本发明中,屈服强度达到369MPa、抗拉强度达到423MPa,屈服强度13%。
[0056] 实施例10至实施例15详细说明使用本发明所提供的铝合金的铸造工艺。
[0057] 实施例10
[0058] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0059] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0060] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0061] 当熔体温度在730°C时,进行第一次喷粉精炼,静置20分钟后扒渣;
[0062] 当熔炼炉中熔体温度达到740°C时,将熔体倒入保温炉;[0063] 保温炉中熔体温度在730°C时,进行第二次喷粉精炼,静置20分钟后扒渣;
[0064] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0065] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为680°C,铸造速度为40mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为20 °C。
[0066] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0067] 本发明中,屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa,屈服强度11%。
[0068] 实施例11
[0069] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0070] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0071] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0072] 当熔体温度在750°C时,进行第一次喷粉精炼,静置40分钟后扒渣;
[0073] 当熔炼炉中熔体温度达到770°C时,将熔体倒入保温炉;
[0074] 保温炉中熔体温度在750°C时,进行第二次喷粉精炼,静置40分钟后扒渣;
[0075] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0076] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为720°C,铸造速度为80mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为30 °C。
[0077] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0078] 本发明中,屈服强度达到351MPa、抗拉强度达到402MPa,屈服强度10. 5%。
[0079] 实施例12
[0080] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0081] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0082] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0083] 当熔体温度在740°C时,进行第一次喷粉精炼,静置25分钟后扒渣;
[0084] 当熔炼炉中熔体温度达到750°C时,将熔体倒入保温炉;
[0085] 保温炉中熔体温度在740°C时,进行第二次喷粉精炼,静置35分钟后扒渣;
[0086] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0087] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为690°C,铸造速度为50mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为25 °C。
[0088] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0089] 本发明中,屈服强度达到355MPa、抗拉强度达到404MPa,屈服强度12%。
[0090] 实施例13
[0091] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0092] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0093] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0094] 当熔体温度在735°C时,进行第一次喷粉精炼,静置35分钟后扒渣;
[0095] 当熔炼炉中熔体温度达到760°C时,将熔体倒入保温炉;[0096] 保温炉中熔体温度在735°C时,进行第二次喷粉精炼,静置25分钟后扒渣;
[0097] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0098] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为700°C,铸造速度为60mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为22 °C。
[0099] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0100] 本发明中,屈服强度达到361MPa、抗拉强度达到409MPa,屈服强度13%。
[0101] 实施例14 [0102] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0103] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0104] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀;
[0105] 当熔体温度在745°C时,进行第一次喷粉精炼,静置23分钟后扒渣;
[0106] 当熔炼炉中熔体温度达到745°C时,将熔体倒入保温炉;
[0107] 保温炉中熔体温度在745°C时,进行第二次喷粉精炼,静置28分钟后扒渣;
[0108] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0109] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为710°C,铸造速度为70mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为26 °C。
[0110] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0111] 本发明中,屈服强度达到362MPa、抗拉强度达到411MPa,屈服强度13%。
[0112] 实施例15
[0113] 一种高强铝合金生产铸锭的方法,包括以下步骤:
[0114] 将铝锭和/或铝水按实施例1至实施例9中记载的含量加入熔炼炉,加热并融化;
[0115] 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均勻;
[0116] 当熔体温度在738°C时,进行第一次喷粉精炼,静置37分钟后扒渣;
[0117] 当熔炼炉中熔体温度达到765°C时,将熔体倒入保温炉;
[0118] 保温炉中熔体温度在738°C时,进行第二次喷粉精炼,静置32分钟后扒渣;
[0119] 保温炉中熔体进行除气、过滤处理;
[0120] 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为700°C,铸造速度为55mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为24°C。
[0121] 本实施中的组分及其含量也可以根据发明内容部分的记载,在其范围内以其他组分和含量。
[0122] 本发明中,屈服强度达到363MPa、抗拉强度达到411MPa,屈服强度13%。
[0123] 实施例16至实施例20用于详细说明用于详细说明本发明所提供的铝合金的铸造工艺。
[0124] 实施例16
[0125] 把按照实施例10至15提供的方法生产的任意一种铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为500°C,时间为20小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0126] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至500°C,型材挤压出口速度为2m/s,淬火温度控制在520°C ;淬火方式为水冷;
[0127]挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 5% ;
[0128] 挤压型材采用人工时效,温度为175°C,时间为12小时。
[0129] 本发明中,屈服强度达到360MPa、抗拉强度达到409MPa,屈服强度12%。
[0130] 实施例17
[0131] 对按照实施例10至15提供的方法生产的任意一种铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为550°C,时间为10小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0132] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至550°C,型材挤压出口速度为5m/s,淬火温度控制在560°C ;淬火方式为水冷;
[0133] 挤压后型材进行冷加工,延伸率为1% ;
[0134] 挤压型材采用人工时效,温度为200°C,时间为4小时。
[0135] 本发明中,屈服强度达到350MPa、抗拉强度达到400MPa,屈服强度11%。
[0136] 实施例18
[0137] 对按照实施例10至15提供的方法生产的任意一种铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为515°C,时间为18小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0138] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至525°C,型材挤压出口速度为3m/s,淬火温度控制在530°C ;淬火方式为水冷;
[0139] 挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 8% ;
[0140] 挤压型材采用人工时效,温度为186°C,时间为6小时。
[0141] 本发明中,屈服强度达到353MPa、抗拉强度达到404MPa,屈服强度10%。
[0142] 实施例19
[0143] 对按照实施例10至15提供的方法生产的任意一种铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为530°C,时间为15小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0144] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至540°C,型材挤压出口速度为3. 5m/s,淬火温度控制在540°C ;淬火方式为水冷;
[0145] 挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 7% ;
[0146] 挤压型材采用人工时效,温度为190°C,时间为8小时。
[0147] 本发明中,屈服强度达到364MPa、抗拉强度达到412MPa,屈服强度10%。
[0148] 实施例20
[0149] 对按照实施例10至15提供的方法生产的任意一种铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为545°C,时间为13小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ;
[0150] 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至536°C,型材挤压出口速度为4m/s,淬火温度控制在550°C ;淬火方式为水冷;
[0151] 挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 9% ;
[0152] 挤压型材采用人工时效,温度为195°C,时间为10小时。
[0153] 本发明中,屈服强度达到366MPa、抗拉强度达到417MPa,屈服强度13%。

Claims (6)

1. 一种高强铝合金,其特征在于,所述铝合金的组分及重量百分比为: Mg :0. 5 〜1. 5%,Si :0. 25 〜1. 2%,Cu :0. 6 〜1. 2%,Mn :0.1 〜O. 8%,Cr :0. Ol 〜O. 2%, Ti :0. 01 〜O. 15%,其余为 Al。
2.根据权利要求1所述的一种高强铝合金,其特征在于,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :0· 5 〜1%,S1:0· 3 〜O. 8%, Cu :0. 6 〜O. 9%,Mn :0.1 〜O. 4%,Cr :0. 01 〜O. 1%, Ti :0. 01 〜O. 08%,其余为 Al。
3.根据权利要求1所述的一种高强铝合金,其特征在于,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :1 〜1. 5%,S1:0· 8 〜1. 2%,Cu :0· 9 〜1. 2%,Mn :0· 4 〜O. 8%,Cr :0· I 〜O. 2%, Ti :0. 08 〜O. 15%,其余为 Al。
4.根据权利要求1所述的一种高强铝合金,其特征在于,所述铝合金的组分及重量百分比为:Mg :0· 8 〜1%,S1:0· 7 〜O. 9%,Cu :0· 9 〜1. 1%,Mn :0. 3 〜O. 5%,Cr :0. 05 〜O. 15%, Ti :0. 05 〜O. 1%,其余为 Al。
5. 一种使用权利要求1所述的高强铝合金生产铸锭的方法,其特征在于,包括以下步骤: 将铝锭和/或铝水加入熔炼炉,加热并融化; 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti,并搅拌均匀; 当熔体温度在730-750°C时,进行第一次喷粉精炼,静置20-40分钟后扒渣; 当熔炼炉中熔体温度达到740-770°C时,将熔体倒入保温炉; 保温炉中熔体温度在730-750°C时,进行第二次喷粉精炼,静置20-40分钟后扒渣; 保温炉中熔体进行除气、过滤处理; 采用热顶铸造工艺铸造铸锭,铸造温度为680-720°C,铸造速度为40-80mm/min,铸锭采用喷水冷却,水温为20-30 V。
6. 一种使用权利要求5所述的铝合金铸锭挤压铝型材的方法,其特征在于,包括以下步骤: 对所述铸锭进行均匀化处理,所述均匀化处理温度为500〜550°C,时间为10〜20小时以内,得到通过均匀化处理的铸锭A ; 使用铸锭A挤压铝型材,挤压前将所述铸锭A预热至500〜550°C,型材挤压出口速度为2〜5m/s,淬火温度控制在520〜560°C ;淬火方式为水冷; 挤压后型材进行冷加工,延伸率为O. 5〜1% ; 挤压型材采用人工时效,温度为175〜200°C,时间为4〜12小时。
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