CN104278178A - 一种用于制造汽车保安部件的铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造汽车保安件的铝合金及制备方法，该合金由Si0.08-0.1%、Fe0.08-0.1%、Cu0.01-0.04%、Mn0.01-0.04%、Mg0.9-1.2%、Zn4.7-5.2%、Zr 0.15-0.20%、Ti0.02-0.05%、余量为工业纯铝组成，经冶炼，热处理，高温挤压，在线风冷处理，但其在自然时效24小时之后的状态下进行冲压以及折弯加工，制品沿挤压痕方向发生开裂，所以本发明为防止加工开裂，在自然时效24小时甚至更多的时间之后进行回火处理再进行产品加工，可完全避免制品沿挤压痕方向发生开裂，加工组装总成后再进行淬火以及时效处理，仍可达到抗拉强度≥360MPa，规定非比例延伸强度可达到≥320MPa，延伸率可达到10%以上的性能指标，保证了制品在使用过程中有良好的强度和冲击韧性的优点及效果。
Description
技术领域
本发明属合金领域，尤其涉及一种用于制造汽车保安部件的铝合金及其制备方法。
背景技术
汽车的前后保险杠总成、防撞梁等都是汽车保安件，现有的上述保安件多数采用铝合金挤压型材为主体，一般采用6082合金制成，其不足之处通常存在抗拉强度和规定非比例延伸强度较低、延伸率较低，达不到产品机械性能，且在型材横向折弯的生产过程中，出现制品沿挤压痕开裂的现象。有些现有技术中虽然在此基础上对合金进行了优化，但没有本质的改变。装备较好的铝型材厂在在线风冷后利用立式淬火炉进行固溶热处理工序，这不仅增加了生产成本，也对型材表面产生了严重的影响，虽然抗拉强度和规定非比例延伸强度达到了技术要求，但延伸率却大大降低，即在型材横向折弯的生产过程中，制品沿挤压痕开裂的现象大大增加。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于制造汽车保安件的铝合金及其制备方法。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种用于制造汽车保安部件的铝合金，其特征在于，所述铝合金的重量百分比组分为：Si 0.08-0.1%、Fe 0.08-0.1%、Cu 0.01-0.04%、Mn 0.01-0.04%、Mg 0.9-1.2%、Zn 4.7-5.2%、Zr 0.15-0.20%、Ti 0.02-0.05%、余量为工业纯铝。
一种制备上述铝合金的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（a）将0.08-0.1重量%的Si，0.08-0.1重量%的Fe、0.01-0.04重量%的Cu、0.01-0.04重量%的Mn、0.9-1.2重量%的Mg、4.7-5.2重量%的Zn、0.15-0.20重量%的Zr、0.02-0.05重量%的Ti以及余量工业纯铝进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭；
（b）将（a）步骤获的铝合金长锭装入均质炉中进行均匀化热处理，加热温度为460-470℃，保温11-13h出炉，空气冷却至室温，切成短段；
（c）冷却至室温后的铝合金短锭在加热炉中再加热至495-510℃上机挤压成型，出料口的温度为480~500℃；
（d）采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度控制在470-490℃之间；
（e）风冷处理后进行定尺锯切，如果放置时间在24小时内可直接加工；如果放置时间等于或超过24小时则需进行回火处理，回火工艺为270±3℃，保温3-10min；
（f）将步骤（e）处理后的制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到470±5℃，保温30-45min，出炉后风冷淬火处理并冷却至室温；
（g）离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度100±5℃，保温5-6h，二级时效加热温度150±5℃，保温6-8h，出炉冷却后为产品。
本发明的有益效果：本发明的产品在自然时效24小时甚至更多的时间之后进行回火处理再进行产品加工，可完全避免制品沿挤压痕方向发生开裂，加工组装总成后再进行淬火以及时效处理，仍可达到抗拉强度≥360MPa，规定非比例延伸强度可达到≥320MPa，延伸率可达到10%以上的性能指标，保证了制品在使用过程中有良好的强度和冲击韧性的优点及效果。
具体实施方式
本发明的用于制造汽车保安部件的铝合金的重量百分比组分为：Si 0.08-0.1%、Fe 0.08-0.1%、Cu 0.01-0.04%、Mn 0.01-0.04%、Mg 0.9-1.2%、Zn 4.7-5.2%、Zr 0.15-0.20%、Ti 0.02-0.05%、余量为工业纯铝。
制备上述铝合金的方法包括以下步骤：
（a）将0.08-0.1重量%的Si，0.08-0.1重量%的Fe、0.01-0.04重量%的Cu、0.01-0.04重量%的Mn、0.9-1.2重量%的Mg、4.7-5.2重量%的Zn、0.15-0.20重量%的Zr、0.02-0.05重量%的Ti以及余量工业纯铝进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭；
（b）将（a）步骤获的铝合金长锭装入均质炉中进行均匀化热处理，加热温度为460-470℃，保温11-13h出炉，空气冷却至室温，切成短段；
（c）冷却至室温后的铝合金短锭在加热炉中再加热至495-510℃上机挤压成型，出料口的温度为480~500℃；
（d）采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度控制在470-490℃之间；
（e）风冷处理后进行定尺锯切，若不放置直接加工无需进行回火处理，但必须控制在24小时范围内（即放置时间小于24小时则不需要回火处理）；若加工不及时需对型材放置，不限制放置时间，随时可以进行回火处理，回火工艺为270±3℃，保温3-10min（即放置时间等于或超过24小时，需要回火处理）；
（f）将步骤（e）处理后的制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到470±5℃，保温30-45min，出炉后风冷淬火处理并冷却至室温；
（g）离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度100±5℃，保温5-6h，二级时效加热温度150±5℃，保温6-8h，出炉冷却后为产品。
实施例1
将0.09kg的Si、0.09kg的Mg、0.03kg的Cu、0.03kg的Mn、1.08kg的Mg、5.02kg的Zn、0.17kg的Zr和0.02kg的Ti加入93.40kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度460℃，保温12小时，空气冷却至室温；切成短段后在加热炉再加热到495℃后上机挤压成型，出料口温度为500℃，采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度为490℃；风冷淬火处理后按定尺锯切放置7天，7天后进行回火处理，回火工艺为267℃，保温3min，回火处理后将制品进行冲压以及折弯加工成型；再对成型产品进行离线淬火处理，加温到465℃，保温45min，出炉后风冷处理冷却至室温；将成型产品与其他部件加工组装成总成件；离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度95℃，保温5h，二级时效加热温度155℃，保温6h，出炉冷却后为本发明产品。该产品的抗拉强度可达到398Mpa，规定非比例延伸强度可达到351Mpa，延伸率可达到15.5%，冲击韧性极好。
实施例2
将0.085kg的Si、0.08kg的Mg、0.035kg的Cu、0.03kg的Mn、1.05kg的Mg、4.9kg的Zn、0.16kg的Zr和0.02kg的Ti加入93.6kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度470℃，保温13小时，空气冷却至常温；切成短段后在加热炉再加热至510℃上机挤压成型，出料口温度为480℃，采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度在470℃；风冷处理后按定尺锯切放置15天，15天后进行回火处理，回火工艺为273℃，保温10min；回火处理后将制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到475℃，保温30min，出炉后风冷处理冷却至室温；将成型产品与其他部件加工组装成总成件；离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度105℃，保温6h，二级时效加热温度145℃，保温8h，出炉冷却后为本发明产品。该产品的抗拉强度可达到393Mpa，规定非比例延伸强度可达到358Mpa，延伸率可达到14.5%，冲击韧性极好。
实施例3
将0.08kg的Si、0.1kg的Mg、0.01kg的Cu、0.04kg的Mn、1.2kg的Mg、4.7kg的Zn、0.20kg的Zr和0.05kg的Ti加入93.6kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度470℃，保温11小时，空气冷却至常温；切成短段后在加热炉再加热至510℃上机挤压成型，出料口温度为480℃，采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度在490℃；风冷处理后按定尺锯切放置30天，30天后进行回火处理，回火工艺为273℃，保温10min；回火处理后将制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到475℃，保温30min，出炉后风冷处理冷却至室温；将成型产品与其他部件加工组装成总成件；离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度105℃，保温6h，二级时效加热温度145℃，保温6h，出炉冷却后为本发明产品。该产品的抗拉强度可达到386Mpa，规定非比例延伸强度可达到355Mpa，延伸率可达到14%，冲击韧性极好。
实施例4
将0.1kg的Si、0.08kg的Mg、0.04kg的Cu、0.04kg的Mn、1.2kg的Mg、5.2kg的Zn、0.15kg的Zr和0.05kg的Ti加入93.0kg的工业纯铝中进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭后装入均质炉中进行均匀化热处理，温度460℃，保温13小时，空气冷却至常温；切成短段后在加热炉再加热至495℃上机挤压成型，出料口温度为500℃，采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度在490℃；风冷处理后按定尺锯切放置24h，24h后进行回火处理，回火工艺为267℃，保温3min；回火处理后将制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到475℃，保温45min，出炉后风冷处理冷却至室温；将成型产品与其他部件加工组装成总成件；离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度105℃，保温5h，二级时效加热温度145℃，保温6h，出炉冷却后为本发明产品。该产品的抗拉强度可达到409Mpa，规定非比例延伸强度可达到357Mpa，延伸率可达到15%，冲击韧性极好。
按着上述配方和制备方法挤压生产的汽车保安件用铝合金型材，抗拉强度可达到380-415Mpa，规定非比例延伸强度可达到350-370Mpa，延伸率可达到14-16以上，保证了制品在使用过程中具有良好的强度和韧性，通过国外综合性能检测，其结果达到并超过了汽车保安件用铝合金型材T6状态的特别质量要求。
本发明铝合金与现有的6082合金进行比较，能达到的性能指标见表1。
表1本发明的铝合金与现有的6082合金能达到的性能比较结果。
表1：6082合金与7108合金性能参数对照表
从表1结果可以看出本发明产品具有抗拉强度和规定非比例延伸强度均高于已有技术，保证了制品在使用过程中良好的强度和冲击韧性。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有产品优化配方，产品抗拉强度高，可达到380-415MPa，规定非比例延伸强度可达到350-370MPa，延伸率可达到14-16以上，保证了制品在使用过程中具有良好的强度和韧性的优点及效果。
Claims (2)
1.一种用于制造汽车保安部件的铝合金，其特征在于，所述铝合金的重量百分比组分为：Si 0.08-0.1%、Fe 0.08-0.1%、Cu 0.01-0.04%、Mn 0.01-0.04%、Mg 0.9-1.2%、Zn 4.7-5.2%、Zr 0.15-0.20%、Ti 0.02-0.05%、余量为工业纯铝。
2.一种如权利要求1所述铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（a）将0.08-0.1重量%的Si，0.08-0.1重量%的Fe、0.01-0.04重量%的Cu、0.01-0.04重量%的Mn、0.9-1.2重量%的Mg、4.7-5.2重量%的Zn、0.15-0.20重量%的Zr、0.02-0.05重量%的Ti以及余量工业纯铝进行冶炼，用同水平热顶铸造机铸造成铝合金长锭；
（b）将（a）步骤获的铝合金长锭装入均质炉中进行均匀化热处理，加热温度为460-470℃，保温11-13h出炉，空气冷却至常温，切成短段；
（c）冷却至常温后的铝合金短锭在加热炉中再加热至495-510℃上机挤压成型，出料口的温度为480~500℃；
（d）采用在线风冷淬火处理，将型材通过风机进行冷却，型材淬火温度控制在470-490℃之间；
（e）风冷处理后进行定尺锯切，如果放置时间在24小时内可直接加工；如果放置时间等于或超过24小时则进行回火处理，回火工艺为270±3℃，保温3-10min；
（f）将步骤（e）处理后的制品进行冲压以及折弯加工成型，再对成型产品进行离线淬火处理，加温到470±5℃，保温30-45min，出炉后风冷淬火处理并冷却至室温；
（g）离线淬火处理后进行人工时效，时效制度为双级时效：一级时效加热温度100±5℃，保温5-6h，二级时效加热温度150±5℃，保温6-8h，出炉冷却后为产品。
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