CN103614595A

CN103614595A - 一种高硅高铜铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN103614595A
Application number: CN201310662793.9A
Authority: CN
Inventors: 冉林果
Original assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Current assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103614595B

Abstract

本发明提供一种高硅高铜铝合金，其包括：9wt%～11wt%的Si；6.5～8.0wt%的Cu；0.5～1.0wt%的Mg；0.5wt%的Fe；0.3wt%的Mn；0.2wt%的Cr；0.2wt%的Zn；0.2wt%的Ti；余量的铝。本发明还提供了上述高硅高铜铝合金的制备方法，首先进行了铝合金铸锭的制备，然后将制备的铝合金铸锭进行热挤压，得到铝合金型材，再将所述铝合金型材进行淬火处理，最后将淬火处理后的铝合金型材进行时效处理，本申请通过选择合适的淬火处理和时效处理的温度，使制备的铝合金型材强度与韧性达到了良好的配合，满足了生产的需要。

Description

一种高硅高铜铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种高硅高铜铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基础的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌或锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬或锂等。根据铝合金中所含金属元素的不同，铝合金板大概可分为8大类，1系为工业纯铝，2系为铝铜合金铝板，3系为铝锰合金铝板，4系为铝硅合金铝板，5系为铝镁合金铝板，6系为铝镁硅合金铝板，7系为铝锌合金铝板，8系为铝与其他元素。Y430高硅高铜铝合金是一种新型的铝合金，但是其化学成分组成与4系铝合金相似，属于以硅为主要合金元素的铝合金，其包括：9wt%～13wt%的Si，6.5～8.0wt%的Cu，0.5～1.0wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti，余量的铝。

Y430铝合金型材EL4465作为汽车空调压缩机用产品，其市场需求量较大，同时对各方面性能要求也较严格，该产品要求室温抗拉强度达到405MPa，延伸率≥4.5%，73≤洛氏硬度HRB≤83。现有技术中铝合金的生产过程一般为制备铸锭，挤压，固溶处理和过时效，但是按照上述方法制备的Y430铝合金仍不能满足上述性能要求，因此，本发明提出了一种与Y430成分相近的高硅高铜铝合金及其制备方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种机械性能较好的高硅高铜铝合金的及其制备方法。

本发明提供了一种高硅高铜铝合金，包括：

余量的铝。

本发明还提供了所述的高硅高铜铝合金的制备方法，包括以下步骤：

铸造如下成分的铝合金铸锭：9wt%～11wt%的Si，6.5～8.0wt%的Cu，0.5～1.0wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti，余量的铝；

将所述铝合金铸锭进行热挤压；

将所述热挤压后的铝合金铸锭进行淬火处理，所述淬火的温度为480℃～510℃；

将所述淬火处理后的铝合金铸锭进行时效处理，所述时效处理的温度为155～200℃。

优选的，所述热挤压的温度为390℃～410℃，所述热挤压的速度为0.3～1.0m/min。

优选的，所述淬火处理的温度为490℃～500℃，所述淬火处理的时间为20～50min。

优选的，所述淬火处理的温度为495℃，所述淬火处理的时间为30min。

优选的，所述时效处理的时间为8～20h。

优选的，所述时效处理的温度为180～190℃，时间为20h。

本发明提供了一种高硅高铜铝合金及其制备方法，在制备高硅高铜铝合金的过程中，首先将铝合金铸锭进行热挤压，然后将其进行淬火处理，最后将铝合金铸锭进行时效处理。本发明通过对淬火处理的温度以及时效处理温度的选择，使铝合金在挤压后经过淬火与时效处理后，消除了铝合金的内应力，并且使铝合金的内部组织均匀，从而使其具有较高的力学性能。实验结果表明，制备的高铜高率铝合金的抗拉强度为450～530MPa。延伸率为5.0%～7.5%。

附图说明

图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种高硅高铜铝合金，包括：

9wt%～11wt%的Si；

6.5～8.0wt%的Cu；

0.5～1.0wt%的Mg；

0.5wt%的Fe；

0.3wt%的Mn；

0.2wt%的Cr；

0.2wt%的Zn；

0.2wt%的Ti；

余量的铝。

按照本发明，所述铝合金以硅为主要合金元素，Si主要以α+Si共晶体和β（Al₅FeSi）形式存在，该合金中硅含量较高，其共晶体数量较大，合金熔体的流动性较好，从而使铝合金的强度与耐磨性较好。Cu与Mg在该合金中也占有较大比例，Cu与Mg可生成Mg₂Si、CuAl₂和S相，主要提高该合金的高温强度与硬度。Fe形成不溶于铝的金属间化合物，其作用能够提高铝合金的高温强度与硬度。Cr与Ti能够细化晶粒和改善合金的气密性。本申请通过调整铝合金的元素含量，有利于提高铝合金的强度与韧性。

本发明还提供了一种高硅高铜铝合金的制备方法，包括以下步骤：

将所述铝合金铸锭进行热挤压；

按照本发明，首先铸造了铝合金铸锭，所述铝合金铸锭制备的方法本发明没有特别的限制，为本领域技术人员熟知的方式即可。

在铝合金铸锭制备完成后，即将铝合金铸锭进行热挤压，使其规格为EL4465型材的规格。所述热挤压的温度优选为390℃～410℃，所述热挤压的速度优选为0.3～1.0m/min。所述热挤压的挤压系数优选为44.94。将铝合金铸锭进行热挤压能够保证得到晶粒细小的内部组织。

所述铝合金铸锭进行热挤压后，即将铝合金铸锭进行淬火处理。为了保证淬火的质量，在淬火备料时优选采用长度为30mm～50mm的铝管隔开铝合金铸锭。所述淬火处理的温度为390～410℃，保温时间优选为20～50min。为了使铝合金的强度与延伸率达到良好的配合，所述淬火处理的温度优选为490～500℃，所述保温时间优选为30min。所述淬火处理的温度更优选为495℃。对于铝合金铸锭的淬火介质，优选在盐浴炉中淬火，更优选在空气炉中淬火。

按照本发明，所述铝合金铸锭淬火处理完成后，则将其进行时效处理。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时由于冷却速度快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。因此，为了消除铝合金晶内的偏析，必须对其进行时效处理。经过时效处理，使铝合金晶内的成分均匀化，从而提高其力学性能。所述时效处理的温度为155～200℃，优选为180～190℃，所述时效处理的时间优选为8～20h。为了使铝合金的强度与延伸率达到最佳的配合，所述时效处理的温度更优选为190℃，所述时效处理的时间更优选为20h。同样为了保证时效处理的质量，本发明优选将淬火处理后的铝合金铸锭置于时效框中，装框时，每层隔垫不少于3个点，每层最多2片铝合金铸锭重叠，并且保证每层料间距不小于26mm。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的高硅高铜铝合金的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

采用800吨感应炉铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭的成分为：9wt%的Si，6.5wt%的Cu，0.5wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti和余量的铝；

将铝合金铸锭在800吨挤压机中进行挤压，挤压的温度为390℃，挤压系数为44.94，挤压速度为1.0m/min，将铝合金铸锭挤压成规格为EL4465的铝合金型材，如图1所示，图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图；

将挤压后的铝合金型材置于盐浴炉中淬火，淬火的温度为490℃，时间为20min；

将淬火后的铝合金进行拉矫，将拉矫后的铝合金型材切头400mm，切尾1m取样，然后均匀切成两段；锯切完成后直接装时效框，装框时每层隔垫不少于3个点，每层最多2片重叠，并保证每层料间距不小于26mm，然后将装框后的铝合金型材进行时效处理，所述时效处理的温度为190℃，时间为20h，铝合金型材经过时效处理后得到EL4465铝合金型材。将制备的EL4465铝合金型材进行性能检测，实验结果表明，本实施例制备的铝合金型材的抗拉强度为450MPa，延伸率为5.0%。

实施例2

采用800吨感应炉铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭的成分为：11wt%的Si，7wt%的Cu，0.6wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti和余量的铝；

将铝合金铸锭在800吨挤压机中进行挤压，挤压的温度为400℃，挤压系数为44.94，挤压速度为0.8m/min，将铝合金铸锭挤压成规格为EL4465的铝合金型材，如图1所示，图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图；

将挤压后的铝合金型材置于空气炉中淬火，淬火的温度为490℃，时间为30min；

将淬火后的铝合金进行拉矫，将拉矫后的铝合金型材切头400mm，切尾1m取样，然后均匀切成两段；锯切完成后直接装时效框，装框时每层隔垫不少于3个点，每层最多2片重叠，并保证每层料间距不小于26mm，然后将装框后的铝合金型材进行时效处理，所述时效处理的温度为195℃，时间为25h，铝合金型材经过时效处理后得到EL4465铝合金型材。将制备的EL4465铝合金型材进行性能检测，实验结果表明，本实施例制备的铝合金型材的抗拉强度为460MPa，延伸率为5.5%。

实施例3

采用800吨感应炉铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭的成分为：10wt%的Si，8.0wt%的Cu，0.8wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti和余量的铝；

将铝合金铸锭在800吨挤压机中进行挤压，挤压的温度为410℃，挤压系数为44.94，挤压速度为0.5m/min，将铝合金铸锭挤压成规格为EL4465的铝合金型材，如图1所示，图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图；

将挤压后的铝合金型材置于空气炉中淬火，淬火的温度为495℃，时间为30min；

将淬火后的铝合金进行拉矫，将拉矫后的铝合金型材切头400mm，切尾1m取样，然后均匀切成两段；锯切完成后直接装时效框，装框时每层隔垫不少于3个点，每层最多2片重叠，并保证每层料间距不小于26mm，然后将装框后的铝合金型材进行时效处理，所述时效处理的温度为200℃，时间为20h，铝合金型材经过时效处理后得到EL4465铝合金型材。将制备的EL4465铝合金型材进行性能检测，实验结果表明，本实施例制备的铝合金型材的抗拉强度为480MPa，延伸率为7.0%。

实施例4

采用800吨感应炉铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭的成分为：10.5wt%的Si，7.5wt%的Cu，0.9wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti和余量的铝；

将铝合金铸锭在800吨挤压机中进行挤压，挤压的温度为405℃，挤压系数为44.94，挤压速度为0.9m/min，将铝合金铸锭挤压成规格为EL4465的铝合金型材，如图1所示，图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图；

将挤压后的铝合金型材置于盐浴炉中淬火，淬火的温度为495℃，时间为30min；

将淬火后的铝合金进行拉矫，将拉矫后的铝合金型材切头400mm，切尾1m取样，然后均匀切成两段；锯切完成后直接装时效框，装框时每层隔垫不少于3个点，每层最多2片重叠，并保证每层料间距不小于26mm，然后将装框后的铝合金型材进行时效处理，所述时效处理的温度为200℃，时间为25h，铝合金型材经过时效处理后得到EL4465铝合金型材。将制备的EL4465铝合金型材进行性能检测，实验结果表明，本实施例制备的铝合金型材的抗拉强度为530MPa，延伸率为7.5%。

实施例5

采用800吨感应炉铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭的成分为：11wt%的Si，7.0wt%的Cu，0.8wt%的Mg，0.5wt%的Fe，0.3wt%的Mn，0.2wt%的Cr，0.2wt%的Zn，0.2wt%的Ti和余量的铝；

将铝合金铸锭在800吨挤压机中进行挤压，挤压的温度为400℃，挤压系数为44.94，挤压速度为0.7m/min，将铝合金铸锭挤压成规格为EL4465的铝合金型材，如图1所示，图1为EL4465铝合金型材的外观及尺寸图；

将挤压后的铝合金型材置于盐浴炉中淬火，淬火的温度为500℃，时间为25min；

将淬火后的铝合金进行拉矫，将拉矫后的铝合金型材切头400mm，切尾1m取样，然后均匀切成两段；锯切完成后直接装时效框，装框时每层隔垫不少于3个点，每层最多2片重叠，并保证每层料间距不小于26mm，然后将装框后的铝合金型材进行时效处理，所述时效处理的温度为195℃，时间为25h，铝合金型材经过时效处理后得到EL4465铝合金型材。将制备的EL4465铝合金型材进行性能检测，实验结果表明，本实施例制备的铝合金型材的抗拉强度为500MPa，延伸率为8.0%。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种高硅高铜铝合金，包括：

余量的铝。

2.权利要求1所述的高硅高铜铝合金的制备方法，包括以下步骤：

将所述铝合金铸锭进行热挤压；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压的温度为390℃～410℃，所述热挤压的速度为0.3～1.0m/min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述淬火处理的温度为490℃～500℃，所述淬火处理的时间为20～50min。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述淬火处理的温度为495℃，所述淬火处理的时间为30min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的时间为8～20h。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为180～190℃，时间为20h。