CN103320727B

CN103320727B - 一种铝合金中厚板制备方法

Info

Publication number: CN103320727B
Application number: CN201310233236.5A
Authority: CN
Inventors: 何克准; 蒋秋妹; 周文标; 郑玉林
Original assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Current assignee: Gaungxi Nannan Aluminum Processing Co Ltd
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: CN103320727A

Abstract

本发明公开了一种铝合金中厚板制备方法，本方法是在700～750℃熔炼，采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理，采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤；熔体铸造得到铝合金锭坯，在300～500℃，时间≥1小时进行去应力处理；将锯切的铝合金板材再控制温度350～500℃，时间≥0.5小时进行固溶处理，控制拉伸变形量为1%～4%，控制铝合金板材温度50～300℃，时间2～40小时进行时效处理，得到铝合金中厚板。本方法制备的铝合金中厚板与常规热轧法制备的铝合金中厚板相比，制备工序减少、生产周期短、成本降低，板材质量好，强度高，满足市场的需要，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种铝合金中厚板制备方法

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种铝合金中厚板制备方法。

背景技术

铝合金中厚板广泛应用于交通运输、机械电子、工模具等领域。与钢相比，铝合金的优势表现在：（1）密度小。铝材的密度仅为钢材的三分之一左右，因而铝合金更适于当前轻量化要求；（2）热导率高。铝合金的热导率约为钢的4倍，在加工过程中可缩短冷却时间；（3）切削加工性能好。铝合金的切削速度可达钢的5倍，可进行高速切削，显著缩短制造周期，并降低切削工具的磨损，因而可显著降低生产成本。

铝合金中厚板的生产方法可分为热轧法和铸造法。轧制板材的典型生产工艺流程如下：配料→熔炼→ 精炼/除气/过滤→铸造→均匀化退火→锯切头尾→铣面→预热→热轧→剪切/锯切→固溶与淬火（仅对2 xxx、6xxx、7xxx系热处理可强化合金）/退火（对于5xxx系合金或热处理不可强化O态合金）→预拉伸→超声波探伤→人工时效（仅对6xxx、7 xxx和部分2 xxx系热处理可强化合金）→涡流电导率检测→锯切和精整→包装→入库或发货。铸造法生产铝合金中厚板的典型工艺流程如下：配料→熔炼→精炼/除气/过滤→铸造→均匀化退火→切片→铣面/研磨→包装→入库或发货。

热轧法所生产铝合金中厚板具有以下缺点：（1）轧制板材表面变形量比心部大，板材高向组织和性能不均匀；（2）板材经轧制后存在织构，造成各向异性；（3）轧制板材的平面度和厚度只用轧辊控制，精度难把握；（4）轧制过程或淬火过程形成的内应力造成机加工过程中或使用过程中尺寸不稳定；（5）热轧法工序较多、生产周期长、成本高。铸造法的缺点是所生产板材的强度较低，影响使用性能，且在高速自由切削时不具备所必需的硬度。

中国专利CN100482830的航空用铝合金预拉伸板材及其生产方法。其工艺流程是：熔炼→铸造→均匀化退火→锯切头尾→铣面→热轧→剪切→淬火→矫直→预拉伸→人工时效→锯切。该方法用于生产航空用铝合金预拉伸板，工艺过程较为复杂。

中国专利CN101437968的铝合金厚板的制造方法及铝合金厚板。其工艺流程是：开始溶解→脱氢气→过滤→铸造→热处理→切片→表面平滑化→结束。该方法针对的是一种非热处理强化的5xxx系合金，合金的力学性能较低。

发明内容

本发明的目的为了解决上述铝合金中厚板热轧法和铸造法所存在的缺点，提高铝合金中厚板性能，简化制备工序，提高生产效益，提供一种铝合金中厚板制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种铝合金中厚板制备方法，包括熔炼、铸造、锯切、淬火、时效工序，其特征在于：通过除气工序降低铝熔体中的氢浓度，以减少铸锭中的气孔或针孔；通过过滤工序去除铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，以减少铸锭中的疏松、气孔、夹渣，改善铝合金的延伸率；通过淬火和时效工序提高铝合金的力学性能；具体操作步骤如下：

（1）熔炼：熔炼温度为700℃～750℃；

（2）除气/过滤：采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理；采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤；

（3）铸造：经过滤的熔体按常规方法铸造得到铝合金锭坯；

（4）去应力：将铝合金锭坯进行去应力处理，控制处理温度为300℃～500℃，时间为≥1小时；

（5）锯切：将去应力的铝合金锭切头去尾，锯切成厚度为6mm～300mm的铝合金基板；

（6）固溶：将铝合金基板进行固溶处理；

（7）淬火：将固溶处理的铝合金基板立即进行淬火，经淬火处理的铝合金基板再去残余应力，或者直接进入下一道工序；

（8）时效：将淬火和/或去残余应力的铝合金基板，按常规方法进行时效处理；

（9）切片/包装：将时效处理后的铝合金基板按一定厚度切片，选择性地对切片后的板材进行表面光滑处理，得到铝合金中厚板，将铝合金中厚板包装入库/发货；或将时效处理后的铝合金中厚板直接包装入库/发货。

以上所述的熔炼应控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si <0.6、Mg 0.2-3.5、Cu 0.5-3.0、Cr <0.5、Ti <0.4；Mn <0.8、Fe <0.8、Zn 3.0-10.0、V <0.5、Zr <0.6，其余量为Al。

以上所述的固溶处理控制固溶铝合金基板的温度为350℃～500℃，时间为≥0.5小时。

以上所述的去残余应力的方法是对淬火后的铝合金基板进行拉伸处理，去除淬火后铝合金基板的残余应力，控制铝合金基板拉伸变形量为1%～4%。

以上所述的时效处理是控制铝合金基板的温度为50℃～300℃，时间为2小时～40小时。

以上所述的表面光滑处理方法是采用常规的铣削法、磨削法和研磨法中选择至少一种以上的方法。

本发明的优点及积极效果如下：

1、本铝合金中厚板制备方法与热轧法制备铝合金中厚板相比，所制备的板材组织均匀、无织构、内应力低、尺寸精度较高；与铸造法相比，本发明制备的板材性能更高，产品质量好，拓宽了铝合金中厚板的用途，满足市场对铝合金中厚板需求。

2、本发明与热轧法制备的铝合金中厚板相比，减少预热、热轧等工序，生产周期短、降低生产成本，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为740℃～750℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si 0.05、Mg 2.36、Cu 1.54、Cr 0.21、Ti 0.03；Mn 0.03、Fe 0.08、Zn 5.52、V 0.02、Zr 0.01，其余量为Al。采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，铸造后得到厚度为420mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在450℃进行12小时的去应力处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，锯切成121mm厚的铝合金板材，再将铝合金板材在470℃进行4小时固溶处理，并立即进行淬火，经淬火处理铝合金板材再去除淬火残余应力，控制拉伸变形量为1.6%。将板材在120℃进行24小时的时效处理，再按要求切片，包装得到铝合金中厚板。

本例铝合金中厚板材，最大厚度：120mm，Rp0.2：518 MPa，Rm：580MPa，A：8%，E：72GPa。

实施例2

将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为700℃～720℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si 0.01、Mg 1.99、Cu 2.14、Cr 0.03、Ti 0.03；Mn 0.01、Fe 0.10、Zn 6.17、V 0.03、Zr 0.09，其余量为Al。采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，铸造后得到厚度为420mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在400℃进行20小时的去应力处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，锯切成121mm厚的铝合金板材，再将铝合金板材在470℃进行4小时固溶处理，并立即进行淬火，经淬火处理铝合金板材再去除淬火残余应力，控制拉伸变形量为1.6%。将板材在120℃进行24小时的时效处理，再按要求切片，采用先铣削后研磨进行表面光滑处理，得到光洁7xxx系铝合金中厚板。

本例铝合金中厚板材，最大厚度：120mm，Rp0.2：490 MPa，Rm：536MPa，A：4%，E：71GPa。

实施例3

将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为700℃～710℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si 0.08、Mg 1.99、Cu 0.18、Cr 0.33、Ti 0.05；Mn 0.45、Fe 0.17、Zn 4.2、V 0.04、Zr 0.16、其余量为Al。采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，铸造后得到厚度为520mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在470℃进行5小时的去应力处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，锯切成251mm厚的铝合金板材，再将铝合金板材在470℃进行2小时固溶处理，并立即进行淬火。将板材在150℃进行16小时的时效处理，再按要求切片，采用先铣削后研磨进行表面光滑处理，得到光洁7xxx系铝合金中厚板。

本例铝合金中厚板材，最大厚度：250mm，Rp 0.2：420 MPa，Rm：475MPa，A：11%，E：70GPa。

实施例4

将50吨原料投入熔炼炉中：熔炼温度为730℃～740℃。待合金完全熔融后，控制铝合金的成分及含量（重量%）为：Si 0.07、Mg 1.45、Cu 1.50、Cr 0.05、Ti 0.03；Mn 0.05、Fe 0.15、Zn 6.95、Zr 0.15，其余量为Al。采用多级除气净化系统对熔体进行除气处理，再采用30ppi泡沫陶瓷过滤板对熔体进行过滤，铸造后得到厚度为520mm的铝合金锭坯。将铝合金锭坯在420℃进行24小时的去应力处理，然后将去应力的铝合金锭切头去尾，锯切成251mm厚的铝合金板材，再将铝合金板材在465℃进行6小时固溶处理，并立即进行淬火。将板材在130℃进行20小时的时效处理，再按要求切片，包装得到7xxx系铝合金中厚板。

本例铝合金中厚板材，最大厚度：250mm，Rp0.2：440 MPa，Rm：520MPa，A：8%，E：71GPa。

Claims

1. 一种铝合金中厚板制备方法，包括熔炼、铸造、锯切、淬火、时效工序，其特征在于：通过除气工序降低铝熔体中的氢浓度，以减少铸锭中的气孔或针孔；通过过滤工序去除铝熔体中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，以减少铸锭中的疏松、气孔、夹渣，改善铝合金的延伸率；通过淬火和时效工序提高铝合金的力学性能；具体操作步骤如下：

（1）熔炼：熔炼温度为700℃～750℃；

（3）铸造：经过滤的熔体按常规方法铸造得到铝合金锭坯；

（6）固溶：将铝合金基板进行固溶处理；

（9）切片/包装：将时效处理后的铝合金基板按一定厚度切片，选择性地对切片后的板材进行表面光滑处理，得到铝合金中厚板，将铝合金中厚板包装入库/发货；或将时效处理后的铝合金中厚板直接包装入库/发货；

所述的熔炼应控制铝合金的成分及重量%为：Si <0.6、Mg 0.2-3.5、Cu 0.5-3.0、Cr <0.5、Ti <0.4；Mn <0.8、Fe <0.8、Zn 3.0-10.0、V <0.5、Zr <0.6，其余量为Al；

所述的固溶处理控制固溶铝合金基板的温度为350℃～500℃，时间为≥0.5小时；

所述的去残余应力的方法是对淬火后的铝合金基板进行拉伸处理，去除淬火后铝合金基板的残余应力，控制铝合金基板拉伸变形量为1%～4%。

2. 根据权利要求1所述的一种铝合金中厚板制备方法，其特征在于：所述的时效处理是控制铝合金基板的温度为50℃～300℃，时间为2小时～40小时。

3. 根据权利要求1所述的一种铝合金中厚板制备方法，其特征在于：所述的表面光滑处理的方法是采用常规的铣削法、磨削法和研磨法中选择至少一种以上的方法。