CN103725932B

CN103725932B - 一种高强度硅镁锰铝合金棒材及其制备方法

Info

Publication number: CN103725932B
Application number: CN201310668669.3A
Authority: CN
Inventors: 史俊强
Original assignee: WUXI HATAL ALUMINIUM CO Ltd
Current assignee: JIANGSU ASIA-PACIFIC LIGHT ALLOY TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: CN103725932A

Abstract

本发明涉及一种高强度硅镁锰铝合金棒材及其制备方法，属于金属材料领域。其配方组成成份和重量百分比含量为：Si-1.1~1.25%，Mg-0.7~0.9%，Mn-0.6~0.7%，Cu-0.045~0.08%，Cr-0.13~0.18%，Ti-0.02~0.04%，Fe-≤0.3%，其他杂质＜0.05%，余量为铝。其制备方法包括如下步骤：熔铸、铸棒均质、挤压和热处理。本发明通过控制组成配方和加工工艺使得铝合金棒材机械性能比一般硅镁系铝合金要高。该合金棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%，满足高端汽车铝合金转向控制臂材料强度要求，可以替代进口材料。

Description

一种高强度硅镁锰铝合金棒材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度硅镁锰铝合金棒材及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

随着汽车轻量化设计，铝合金在汽车上的使用量随之增加，汽车控制臂是汽车悬挂系统中的重要组成，因为控制臂是安全件，所以以前控制臂很多都是用强度比较大的锻件，其要求性能稳定、强度高。汽车控制臂通常采用铝合金材料是GB/T3190-2008中的6082铝合金，其主要添加的合金元素为按重量百分比计算Si：0.7`1.3%；Mg：0.6~1.2%；Mn：0.4~1.0%，是一种典型的硅镁锰铝合金。但目前国内生产的此种材料的挤压棒材，其抗拉强度在310~350Mpa之间，规定非比例延伸强度在260~320Mpa之间，延伸率A在8~12%之间，无法达到高端汽车铝合金转向控制臂材料强度要求抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种高强度硅镁锰铝合金棒材及其制备方法，通过合金成份配比和生产工艺控制等手段，使该合金棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%，大大提高了材料的强度，能满足高端汽车铝合金转向控制臂材料的强度要求。

按照本发明提供的技术方案，一种高强度硅镁锰铝合金棒材，其特征在于组成成份和重量百分比含量为：Si-1.1~1.25%，Mg-0.7~0.9%，Mn-0.6~0.7%，Cu-0.045~0.08%，Cr-0.13~0.18%，Ti-0.02~0.04%，Fe-≤0.3%，其他杂质＜0.05%，余量为AL；按上述配方配比各成份物料并投入炉内搅拌均匀进行熔铸，然后将熔体浇铸成铸棒，铸棒经过均质处理后再进行挤压成型成棒材，最后将挤压成型的棒材经过热处理后得到所需棒材。

进一步的，其他杂质为Zn或Zr或Ni。

本发明提供的技术方案中，一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）.熔铸：先将AL投入炉内熔化，加温至740~760℃时，加入Si、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并搅拌10~15分钟使熔体内各成份均匀混合；搅拌均匀之后，熔体温度为720~740℃之间，对熔体吹氩气同时伴随喷粉精炼剂进行精炼，精炼时间为25~30分钟，喷粉精炼剂用量为1.5~2公斤/吨铝；精炼之后，熔体温度为720~760℃时浇铸成棒材，浇铸过程中依次采用30PPi和50PPi双层陶瓷过滤板过滤净化熔体，然后加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸棒晶粒细化，加入速度为2m/min-3m/min，最后得到铸棒。

（2）.铸棒均质：首先将熔铸得到铸棒在炉内加热至565~580℃，保温300~320分钟，然后采用水雾喷淋方式对铸棒进行冷却至常温，得到均质后铸棒。

（3）.挤压：对均质处理后的铸棒进行单孔挤压，首先将预热后的铸棒放入加热的模筒内，将铸棒通过单圆孔挤压模具从模筒内挤出，得到挤压后的圆棒材，挤压铸棒预热温度为520~530℃，挤压模筒温度为420-430℃，挤压模具温度为460-480℃。

（4）.热处理：将挤压所得棒材进行淬火后人工时效处理，淬火棒材加热温度为535~545℃，保温60~70分钟后入水淬火，淬火水温≤40℃，人工时效过程中将棒材在时效炉内加热至170~180℃保温8小时后出炉，最终得到高强度硅镁锰铝合金棒材。

进一步的，Al5Ti1B铝钛硼线线径为φ9.5mm。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明通过控制组成配方和加工工艺使得铝合金棒材机械性能比一般硅镁系铝合金要高。该合金棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%，满足高端汽车铝合金转向控制臂材料强度要求，可以替代进口材料。

具体实施方式

下面本发明对实施例作进一步描述：

实施例一：一种高强度硅镁锰铝合金棒材，其特征在于组成成份和重量百分比含量为：Si-1.12%，Mg-0.73%，Mn-0.62%，Cu-0.048%，Cr-0.14%，Ti-0.02%，Fe-0.15%，其他杂质为0.03%，余量为Al。

一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法为：

（1）.熔铸：先将AL投入炉内熔化，加温至741℃时，加入Si、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并搅拌10分钟使熔体内各成份均匀混合；搅拌均匀之后，熔体温度为722℃之间，对熔体吹氩气同时伴随喷粉精炼剂进行精炼，精炼时间为25分钟，喷粉精炼剂用量为1.5公斤/吨铝，精炼剂采用四川兰德高科技产业有限公司生产的1#喷粉精炼剂；精炼之后，熔体温度为725℃时浇铸成棒材，浇铸过程中采用30PPi和50PPi双层陶瓷过滤板过滤净化熔体，然后加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸棒晶粒细化，加入速度为2m/min，Al5Ti1B铝钛硼线线径为φ9.5mm，最后得到铸棒。

（2）.铸棒均质：首先将熔铸得到铸棒在炉内加热至566℃，保温300分钟，然后采用水雾喷淋方式对铸棒进行冷却至常温，得到均质后铸棒，熔铸得到的铸棒通过均质处理减少铸棒的微观偏析得到优质铸棒利于挤压。

（3）.挤压：对均质处理后的铸棒进行单孔挤压，首先将预热后的铸棒放入加热的模筒内，将铸棒通过单圆孔挤压模具从模筒内挤出，得到挤压后的圆棒材，挤压铸棒预热温度为520℃，挤压模筒温度为420℃，挤压模具温度为460℃，按此工艺挤压所得棒材可将棒材的粗晶环控制在≤0.5mm，减少粗晶环对棒材机械性能的恶化。

（4）.热处理：将挤压所得棒材进行淬火后人工时效处理，淬火棒材加热温度为535℃，保温60分钟后入水淬火，淬火水温为28℃，人工时效过程中将棒材在时效炉内加热至172℃保温8小时后出炉，最终得到高强度硅镁锰铝合金棒材。棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%。

实施例二：一种高强度硅镁锰铝合金棒材，其特征在于组成成份和重量百分比含量为：Si-1.18%，Mg-0.81%，Mn-0.64%，Cu-0.066%，Cr-0.15%，Ti-0.03%，Fe-0.16%，其他杂质为0.02%，余量为铝。

一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法为：

（1）.熔铸：先将AL投入炉内熔化，加温至745℃时，加入Si、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并搅拌12分钟使熔体内各成份均匀混合；搅拌均匀之后，熔体温度为730℃，对熔体吹氩气同时伴随喷粉精炼剂进行精炼，精炼时间为27分钟，喷粉精炼剂用量为1.7公斤/吨铝，精炼剂采用四川兰德高科技产业有限公司生产的1#喷粉精炼剂；精炼之后，熔体温度为740℃时浇铸成棒材，浇铸过程中依次采用30PPi和50PPi双层陶瓷过滤板过滤净化熔体，然后加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸棒晶粒细化，加入速度为2.4m/min，Al5Ti1B铝钛硼线线径为φ9.5mm，最后得到铸棒。

（2）.铸棒均质：首先将熔铸得到铸棒在炉内加热至570℃，保温300分钟，然后采用水雾喷淋方式对铸棒进行冷却至常温，得到均质后铸棒，熔铸得到的铸棒通过均质处理减少铸棒的微观偏析得到优质铸棒利于挤压。

（3）.挤压：对均质处理后的铸棒进行单孔挤压，首先将预热后的铸棒放入加热的模筒内，将铸棒通过单圆孔挤压模具从模筒内挤出，得到挤压后的圆棒材，挤压铸棒预热温度为525℃，挤压模筒温度为430℃，挤压模具温度为470℃，按此工艺挤压所得棒材可将棒材的粗晶环控制在≤0.5mm，减少粗晶环对棒材机械性能的恶化。

（4）.热处理：将挤压所得棒材进行淬火后人工时效处理，淬火棒材加热温度为540℃，保温60分钟后入水淬火，淬火水温为30℃，人工时效过程中将棒材在时效炉内加热至175℃保温8小时后出炉，最终得到高强度硅镁锰铝合金棒材。棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%。

实施例三：一种高强度硅镁锰铝合金棒材，其特征在于组成成份和重量百分比含量为：Si-1.22%，Mg-0.86%，Mn-0.68%，Cu-0.072%，Cr-0.17%，Ti-0.04%，Fe-0.17%，其他杂质为0.02%，余量为铝。

一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法为：

（1）.熔铸：先将AL投入炉内熔化，加温至756℃时，加入Si、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并搅拌15分钟使熔体内各成份均匀混合；搅拌均匀之后，熔体温度为738℃，对熔体吹氩气同时伴随喷粉精炼剂进行精炼，精炼时间为30分钟，喷粉精炼剂用量为2公斤/吨铝，精炼剂采用四川兰德高科技产业有限公司生产的1#喷粉精炼剂；精炼之后，熔体温度为755℃时浇铸成棒材，浇铸过程中采用30PPi和50PPi双层陶瓷过滤板过滤净化熔体，然后加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸棒晶粒细化，加入速度为3m/min，Al5Ti1B铝钛硼线线径为φ9.5mm，最后得到铸棒。

（2）.铸棒均质：首先将熔铸得到铸棒在炉内加热至578℃，保温320分钟，然后采用水雾喷淋方式对铸棒进行冷却至常温，得到均质后铸棒，熔铸得到的铸棒通过均质处理减少铸棒的微观偏析得到优质铸棒利于挤压。

（3）.挤压：对均质处理后的铸棒进行单孔挤压，首先将预热后的铸棒放入加热的模筒内，将铸棒通过单圆孔挤压模具从模筒内挤出，得到挤压后的圆棒材，挤压铸棒预热温度为530℃，挤压模筒温度为430℃，挤压模具温度为480℃，按此工艺挤压所得棒材可将棒材的粗晶环控制在≤0.5mm，减少粗晶环对棒材机械性能的恶化。

（4）.热处理：将挤压所得棒材进行淬火后人工时效处理，淬火棒材加热温度为542℃，保温70分钟后入水淬火，淬火水温为28℃，人工时效过程中将棒材在时效炉内加热至178℃保温8小时后出炉，最终得到高强度硅镁锰铝合金棒材。棒材的机械性能可达：抗拉强度≥380Mpa,规定非比例延伸强度≥360Mpa，延伸率A≥10%。

Claims

1.一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法，其特征是：其组成成份和重量百分比含量为：Si-1.1~1.25%，Mg-0.7~0.9%，Mn-0.6~0.7%，Cu-0.045~0.08%，Cr-0.13~0.18%，Ti-0.02~0.04%，Fe-≤0.3%，其他杂质＜0.05%，余量为Al；

硅镁锰铝合金棒材的制备方法包括如下步骤：

（1）.熔铸：先将Al投入炉内熔化，加温至740~760℃时，加入Si、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并搅拌10~15分钟使熔体内各成份均匀混合；搅拌均匀之后，熔体温度为720~740℃之间，对熔体吹氩气同时伴随喷粉精炼剂进行精炼，精炼时间为25~30分钟，喷粉精炼剂用量为1.5~2公斤/吨铝；精炼之后，熔体温度为720~760℃时浇铸成棒材，浇铸过程中依次采用30PPi和50PPi双层陶瓷过滤板过滤净化熔体，然后加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸棒晶粒细化，加入速度为2m/min~3m/min，最后得到铸棒；

（2）.铸棒均质：首先将熔铸得到铸棒在炉内加热至565~580℃，保温300~320分钟，然后采用水雾喷淋方式对铸棒进行冷却至常温，得到均质后铸棒；

（3）.挤压：对均质处理后的铸棒进行单孔挤压，首先将预热后的铸棒放入加热的模筒内，将铸棒通过单圆孔挤压模具从模筒内挤出，得到挤压后的圆棒材，挤压铸棒预热温度为520~530℃，挤压模筒温度为420-430℃，挤压模具温度为460-480℃；

2.如权利要求1所述的一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法，其特征是：所述Al5Ti1B铝钛硼线线径为φ9.5mm。

3.如权利要求1所述的一种高强度硅镁锰铝合金棒材的制备方法，其特征是：所述其他杂质为Zn或Zr或Ni。