CN103361523B - 一种结构工程用铝合金型材及其制备方法 - Google Patents

一种结构工程用铝合金型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种结构工程用铝合金型材及其制备方法,铝合金型材的组合物及其重量百分比为:镁0.50~0.60%,硅0.65~0.75%,锰0~0.25%,铬0~0.10%,钛0.005~0.009%,铁0~0.30%,锌0~0.10%,铜0~0.10%,余量为铝。本发明的铝合金型材063和6063A合金相比,其抗拉强度达到290MPa以上;屈服强度达到240MPa以上;断裂延伸率达到8%以上。与6061合金相比较,6061合金的淬火敏感性很高,生产中必须采用淬火水冷才能保证得到要求的力学性能值,导致挤出的铝材变形严重,而本发明的合金材料具有较小的淬火敏感性,在型材的加工时,可以采用强风冷却或水雾冷却即可得到要求的性能,具有良好的韧性,摆式冲击值可达20J/cm2以上。

Description

-种结构工程用错合金型材及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于侣合金技术领域,本发明具体设及一种结构工程用侣合金型材及其制 备方法。
背景技术
[0002] 按照国家标准GB50429-2007《侣合金结构设计规范》的要求,目前侣合金结构采 用的侣合金为6063、6063A和6061侣合金,Ξ种合金的主要成分均为侣、儀、娃,其中,6061 合金中还添加有铜和铭两种辅助元素。6063和6063A合金具有优越的挤压加工性和挤压泽 火性能,可高速大批量生产形状复杂的型材,生产成本低廉,但该合金力学性能不高;6061 合金具有中强、耐蚀、可焊等优良的综合性能,成为数十年来轻质结构应用中的主要材料; 但其挤压加工性能和挤压泽火性能欠佳,由于该合金泽火敏感性高,生产中采用在线水冷 泽火时极易造成挤出的型材变形扭曲,导致生产效率和成品率的降低及相应生产成本的提 局。
发明内容
[0003] 本发明的目的之一是为了克服现有技术生产效率低产品质量差等不足,提供一种 强度性能高,初性好,而泽火敏感性较低,性价比更高的结构工程用侣合金型材。
[0004] 本发明的目的之二是提供一种结构工程用侣合金型材的制备方法,该方法简单, 能够生产提高产品的质量。 阳〇化]本发明的目的之一通过W下技术方案实现:
[0006] 一种结构工程用侣合金型材,其特征在于:侣合金型材的组合物及其重量百分比 为:儀 0. 50 ~0. 60%,娃 0. 65 ~0. 75%,儘 0 ~0. 25%,铭 0 ~0. 10%,铁 0. 005 ~0. 009〇/〇, 铁0~0. 30%,锋0~0. 10%,铜0~0. 10%,余量为侣。
[0007] 进一步地:所述儘和铭占总重量比为0. 15%~0. 25〇/〇。
[0008] 进一步地:侣合金型材的组合物及其重量百分比为:儀0. 50%,娃0. 65%,儘0. 01%, 铭 0. 16%,铁 0. 005%,铁 0. 01%,锋 0. 01%,铜 0. 01%,余量为侣。
[0009] 进一步地:侣合金型材的组合物及其重量百分比为:儀0. 55%,娃0. 7%,儘0. 1%,铭 0. 05%,铁 0. 007%,铁 0. 2%,锋 0. 05%,铜 0. 05%,余量为侣。
[0010] 进一步地:侣合金型材的组合物及其重量百分比为:儀0. 60%,娃0. 75%,儘0. 2%, 铭 0. 05%,铁 0. 009%,铁 0. 30%,锋 0. 10%,铜 0. 10%,余量为侣。
[0011] 进一步地:侣合金型材的组合物及其重量百分比为:儀0. 58%、娃0. 73 %、儘 0. 12%、铭 0. 06 %、铁 0. 007 %、铁 0. 17 %、锋 0. 01%,铜 0. 01%,余量为侣。
[0012] 进一步地:侣合金型材的组合物及其重量百分比为:儀0. 52%、娃0. 68 %、儘 0. 15%、铭 0. 05 %、铁 0. 007 %、铁 0. 19 %、锋 0. 07%,铜 0. 08%,余量为侣。
[0013] 本发明的目的之二通过W下技术方案实现:
[0014] 一种结构工程用侣合金型材的制备方法,其特征在于,步骤如下:
[0015] 1)将重量百分比为:儀0. 50~0. 60%,娃0. 65~0. 75%,儘0~0. 25%,铭0~ 0. 10%,铁0. 005~0. 009%,铁0~0. 30%,锋0~0. 10%,铜0~0. 10%,余量为侣的侣合金 组合物铸造成侣合金铸锭,
[0016] 2)将侣合金铸锭在565 + 5Γ下进行高溫均匀化处理,加热5~10小时,然后采用 强风冷却或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫,
[0017] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧,送入感应炉快速加热至480°C后按15m/ min出口速度挤压成型材,型材模具出口溫度在535~540°C,采用速度为1. 5~2. 5°C/s 强风冷却将型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室溫;
[0018] 4)按0. 5%-1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0019] 5)待停留8-12小时后进时效炉处理,时效溫度175±5°C,保溫10小时,制成本发 明的侣合金型材。
[0020] 进一步地:1)将重量百分比为:儀0.58%、娃0.73%、儘0. 12%、铭0.06%、铁 0. 007%、铁0. 17%、锋0. 01%,铜0. 01%,余量为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭;
[0021] 2)将侣合金铸锭在560°C下进行高溫均匀化处理,加热9小时,然后采用强风冷却 或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0022] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧,送入感应炉快速加热至480°C后按15m/ min出口速度挤压成型材,型材模具出口溫度在535~540°C,采用速度为2°C/s强风冷却 将型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室溫; 阳02引 4)按1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0024] 5)待停留10小时后进时效炉处理,时效溫度173°C,保溫10小时,制成本发明的 侣合金型材。 阳02引进一步地:所述铸锭呈直径为Φ260mm的铸棒,所述型材是实屯、型材。
[0026] 1、本发明通过优化侣合金中主要元素Mg和Si的含量,将合金中Mg2Si的总量控 制在0. 90%±0. 05%的范围内,而将过剩娃的含量保持在0. 35%±0. 05左右的水平,从而将 侣合金的力学性能稳定的控制在290-310MPa之间。
[0027] 2、本发明在侣合金中添加入微量元素Μη和化,W便在均匀化过程中析出含Μη和 化的弥散相颗粒。运些颗粒具有高密度和高热稳定性,能够抑制侣合金后续变形加工的再 结晶过程,细化再结晶晶粒,并且会成为时效强化相的形核核屯、,对侣合金的力学性能特别 是初性的提高具有一定的作用。考虑到化和Μη同时也增加合金的泽火敏感性,因此,加入 的数量控制在Μη+化=0. 15%-0. 25%之间,W取得二者之间的良好平衡。
[0028] 3、铁是原侣锭中的正常杂质,随原侣锭一同进入侣合金中,但是铁元素是侣合金 中的有害杂质,对侣合金的初性、耐蚀性及挤压工艺性能有不良影响,应尽量使化含量减 少,从降低生产成本的角度出发,宜将合金中的铁控制在0. 3%W下,最好不超过0. 2%。
[0029] 4、本发明在合金中加入0. 007%±0. 002%的元素铁,W细化合金的铸造组织。而把 铁的加入由传统的Al-Ti-B晶粒细化剂更改为Al-Ti-C中间合金,W消除合金中化元素与 B和Ti的作用,保障Ti的细化效果。
[0030] 5、本发明侣合金在加工成型材时采用高溫均匀化处理和相对较低的时效溫度,其 中,高溫均匀化溫度为565 ± 5°C;时效溫度为175 ± 5°C,使合金中过饱和沉淀质点及时效析 出,质点的大小和均匀分布得到良好的控制,其最终侣合金组织中的金属间化合物相的总 量控制在1. 8-2. 0%左右。
[0031] 本发明的有益效果: 阳03引 1、本发明的侣合金型材与6063和6063A合金相比,其抗拉强度可提高35%-26%,达 到290MPaW上;屈服强度可提高41%-26%,达到240MPaW上;断裂延伸率可提高33%-60%, 达到8%W上。 阳03引 2、与6061合金相比较,力学性能基本一样,但6061合金的泽火敏感性很高,生产 中必须采用泽火水冷才能保证得到要求的力学性能值,导致挤出的侣材变形严重,而本发 明的侣合金材料具有较小的泽火敏感性,本发明在型材的加工时,可W采用强风冷却或水 雾冷却即可得到要求的性能,大大方便了生产和整形作业。本发明侣合金材料具有良好的 初性,摆式冲击值可达20J/cm2W上。
具体实施方式
[0034] 下面对本发明作进一步的说明。 阳0对具体实施例1 :
[0036] 一种结构工程用侣合金型材的制备方法:
[0037] 1)按照常规方法配制本发明侣合金,各组份的重量百分比总和为100%,将重量 百分比为(在铸造流盘中取样分析化学成分):儀0. 50%,娃0. 65%,儘0. 01%,铭0. 16%,铁 0. 005%,铁0. 01%,锋0. 01%,铜0. 01%,余量为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭,所述余 量为侣中的侣含有0. 08%的杂质,且与现有侣中含有的杂质相同,铸锭呈直径为Φ260mm的 铸棒。
[0038] 2)将侣合金铸锭在560°C下进行高溫均匀化处理,加热5小时,然后采用强风冷却 或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0039] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧(取低倍、高倍试样),送入感应炉快速加热 至480°C后按15m/min出口速度挤压成实屯、型材,实屯、型材模具出口溫度在535~540°C之 间波动,采用速度为2°C/s强风冷却将实屯、型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室溫;
[0040] 4)按0. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0041] 5)待停留9小时后进时效炉处理,时效溫度170°C,保溫10小时,制成本发明的侣 合金型材。 W42] 检查本发明的侣合金型材各项性能为:抗拉强度Rm=290MPa;屈服强度 化0. 2=255MPa;断后伸长率A50mm=8%,摆式冲击值αk=21J/cm2。 阳0创具体实施例2 :
[0044] 一种结构工程用侣合金型材的制备方法:
[0045] 1)按照常规方法配制本发明合金,将重量百分比为(在铸造流盘中取样分析化学 成分):儀 0. 55%,娃 0. 7%,儘 0. 1%,铭 0. 05%,铁 0. 007%,铁 0. 2%,锋 0. 05%,铜 0. 05%,余量 为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭,所述余量为侣中的侣含有0.05%的杂质,且与现 有侣中含有的杂质相同,铸锭呈直径为Φ260mm的铸棒。
[0046] 2)将侣合金铸锭在565°C下进行高溫均匀化处理,加热7小时,然后采用强风冷却 或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0047] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧(取低倍、高倍试样),送入感应炉快速加热 至480°C后按15m/min出口速度挤压成实屯、型材,实屯、型材模具出口溫度在535~540°C之 间波动,采用速度为1. 5°C/s强风冷却将实屯、型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室 溫;
[0048] 4)按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0049] 5)待停留11小时后进时效炉处理,时效溫度177°C,保溫10小时,制成本发明的 侣合金型材。 W50] 检查本发明的侣合金型材各项性能为:抗拉强度Rm=293MPa;屈服强度 化0. 2=260MPa;断后伸长率A50mm=8%,摆式冲击值αk=23J/cm2。 阳05U 具体实施例3:
[0052] 1)按照常规方法配制本发明合金,将重量百分比为(在铸造流盘中取样分析化学 成分):儀 0. 60%,娃 0. 75%,儘 0. 2%,铭 0. 05%,铁 0. 009%,铁 0. 30%,锋 0. 10%,铜 0. 10%,余 量为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭,所述余量为侣中的侣含有0.15%的杂质,且与 现有侣中含有的杂质相同,铸锭呈直径为〇260mm的铸棒。
[0053] 2)将侣合金铸锭在570°C下进行高溫均匀化处理,加热10小时,然后采用强风冷 却或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0054] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧(取低倍、高倍试样),送入感应炉快速加热 至480°C后按15m/min出口速度挤压成实屯、型材,实屯、型材模具出口溫度在535~540°C之 间波动,采用速度为2. 5°C/s强风冷却将实屯、型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室 溫; 阳化日]4)按1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0056] 5)待停留12小时后进时效炉处理,时效溫度180°C,保溫10小时,制成本发明的 侣合金型材。 W57] 检查本发明的侣合金型材各项性能为:抗拉强度Rm=310MPa;屈服强度 化0. 2=265MPa;断后伸长率A50mm=9%,摆式冲击值αk=24J/cm2。 阳05引具体实施例4 :
[0059] 一种结构工程用侣合金型材的制备方法:
[0060] 1)按照常规方法配制本发明合金,将重量百分比为(在铸造流盘中取样分析化 学成分):儀 0. 58%、娃 0. 73 %、儘 0. 12%、铭 0. 06 %、铁 0. 007 %、铁 0. 17 %、锋 0. 01%,铜 0. 01%,余量为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭,所述余量为侣中的侣含有0. 01%的杂 质,且与现有侣中含有的杂质相同,铸锭呈直径为〇260mm的铸棒。
[0061] 2)将侣合金铸锭在560°C下进行高溫均匀化处理,加热9小时,然后采用强风冷却 或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0062] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧(取低倍、高倍试样),送入感应炉快速加热 至480°C后按15m/min出口速度挤压成实屯、型材,实屯、型材模具出口溫度在535~540°C之 间波动,采用速度为2°C/s强风冷却将实屯、型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室溫; 阳06引 4)按1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0064] 5)待停留10小时后进时效炉处理,时效溫度173°C,保溫10小时,制成本发明的 侣合金型材。 W65] 检查本发明的侣合金型材各项性能为:抗拉强度Rm=307MPa;屈服强度 化0. 2=266MPa;断后伸长率A50mm=9%,摆式冲击值αk=23J/cm2。
[0066] 具体实施例5 :
[0067] 一种结构工程用侣合金型材的制备方法:
[0068] 1)按照常规方法配制本发明合金,将重量百分比为(在铸造流盘中取样分析化 学成分):儀 0. 52%、娃 0.68%、儘 0. 15%、铭 0. 05 %、铁 0. 007 %、铁 0. 19 %、锋 0. 07%,铜 0. 08%,余量为侣的侣合金组合物铸造成侣合金铸锭,所述余量为侣中的侣含有0. 05%的杂 质,且与现有侣中含有的杂质相同,铸锭呈直径为〇260mm的铸棒。
[0069] 2)将侣合金铸锭在560°C下进行高溫均匀化处理,加热9小时,然后采用强风冷却 或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室溫;
[0070] 3)将铸锭按要求长度切割成挤压锭巧(取低倍、高倍试样),送入感应炉快速加热 至480°C后按15m/min出口速度挤压成实屯、型材,实屯、型材模具出口溫度在535~540°C之 间波动,采用速度为2°C/s强风冷却将实屯、型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室溫;
[0071] 4)按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口;
[0072] 5)待停留8小时后进时效炉处理,时效溫度175°C,保溫10小时,制成本发明的侣 合金型材。 W73] 检查本发明的侣合金型材各项性能为:抗拉强度Rm=294MPa;屈服强度 化0. 2=261MPa;断后伸长率A50mm=8%,摆式冲击值αk=23J/cm2。
[0074] 本发明合金的性能与现有6063、6063A及6061侣合金的性能对比如下表所示: 阳0巧]
Figure CN103361523BD00071

Claims (7)

1. 一种结构工程用铝合金型材,其特征在于:铝合金的组合物及其重量百分比为:镁 0· 55%,硅 0· 7%,锰 0· 1%,铬 0· 05%,钛 0· 007%,铁 0· 2%,锌 0· 05%,铜 0· 05%,余量为 错。
2. -种结构工程用铝合金型材,其特征在于:铝合金的组合物及其重量百分比为:镁 0· 60%,硅 0· 75%,锰 0· 2%,铬 0· 05%,钛 0· 009%,铁 0· 30%,锌 0· 10%,铜 0· 10%,余量 为铝。
3. -种结构工程用铝合金型材,其特征在于:铝合金的组合物及其重量百分比为:镁 0· 58%、硅0· 73%、锰0· 12%、铬 0· 06%、钛0· 007%、铁0· 17%、锌 0· 01%,铜 0· 01%,余量 为铝。
4. 一种结构工程用铝合金型材,其特征在于:铝合金的组合物及其重量百分比为:镁 0· 52%、硅 0· 68%、锰0· 15%、铬 0· 05%、钛 0· 007%、铁 0· 19%、锌 0· 07%,铜 0· 08%,余量 为铝。
5. -种结构工程用铝合金型材的制备方法,其特征在于,步骤如下: 1) 将重量百分比为:镁〇· 50~(λ60 %,硅(λ65~(λ75 %,锰0~(λ25 %,铬0~ 0· 10%,钛0· 005~0· 009%,铁0~0· 30%,锌0~0· 10%,铜0~0· 10%,余量为铝的铝 合金组合物铸造成错合金铸锭; 2) 将铝合金铸锭在565±5°C下进行高温均匀化处理,加热5~10小时,然后采用强风 冷却或水雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室温; 3) 将铸锭按要求长度切割成挤压锭坯,送入感应炉快速加热至480°C后按15m/min出 口速度挤压成型材,型材模具出口温度在535~540 °C,采用速度为1. 5~2. 5°C/s强风冷 却将型材冷却至250°C,而后采用空气冷却至室温; 4) 按0. 5% -1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口; 5) 待停留8-12小时后进时效炉处理,时效温度175±5°C,保温10小时,制成铝合金型 材。
6. 根据权利要求5所述的一种结构工程用铝合金型材的制备方法,其特征在于:1) 将重量百分比为:镁0.58%、硅0.73%、锰0. 12%、铬0.06%、钛0.007%、铁0. 17%、锌 0. 01 %,铜0. 01 %,余量为铝的铝合金组合物铸造成铝合金铸锭; 2) 将铝合金铸锭在560°C下进行高温均匀化处理,加热9小时,然后采用强风冷却或水 雾冷却至150°C后移置大气中继续空冷至室温; 3) 将铸锭按要求长度切割成挤压锭坯,送入感应炉快速加热至480°C后按15m/min出 口速度挤压成型材,型材模具出口温度在535~540°C,采用速度为2°C/s强风冷却将型材 冷却至250 °C,而后采用空气冷却至室温; 4) 按1. 5%的变形量拉伸矫直、切成品、装框修口; 5) 待停留10小时后进时效炉处理,时效温度173°C,保温10小时,制成铝合金型材。
7. 根据权利要求5所述的一种结构工程用铝合金型材的制备方法,其特征在于:所述 铸锭呈直径为Φ260mm的铸棒,所述型材是实心型材。
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