CN104561701A - 一种挤压性能优良的高强度合金 - Google Patents
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Abstract
一种挤压性能优良的高强度合金，其特征在于：成分由下述重量百分比的组分组成：硅≤0.15%；铁≤0.3%；铜0.45~0.7%；锰≤0.1%；镁0.8~1.5%；铬0.05~0.25%；锌5.0~6.5%；钛≤0.1%；锆0.05~0.1%；余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其中，铜、镁的比例控制在100∶（114～333），镁、锌的比例控制在100∶（333～813）。本发明挤压性能优异，其抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥380MPa，延伸率≥15%，用于加工铰链时，挤压加工容易、冷加工成型不开裂、以及组装成整梯后整梯负载测试可顺利通过。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金，具体涉及一种挤压性能优良的高强度合金。该合金用于生产各种断面的铝合金型材，广泛应用于各类产品的结构件中，如汽车大梁、车圈轮毂、各类梯活动铰链等。
背景技术
铝合金型材是一种应用极为广泛的型材，且具有一定历史。在长期的使用过程中，其合金的组分含量和组分关系一直在根据人们的实际使用需要进行着各种调整和尝试。
近期在申请人的一款高强度梯的开发过程中，发现其活动铰链在测试中存在以下两个问题：a、现有的合金所生产的产品，其抗拉强度在350MPa左右，铰链的抗拉强度、屈服强度性能不够、在测试过程中负载不能通过；b、采用更高强度合金时，其抗拉强度能达到500MPa左右，但延伸率在10%，挤压成型极难，且后道冷加工延伸率不够导致加工困难。
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种挤压性能优良的高强度合金。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 ≤0.15%；
铁 ≤0.3%；
铜 0.45~0.7%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.8~1.5%；
铬 0.05~0.25%；
锌 5.0~6.5%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；
其中，铜、镁的比例控制在100：（114～333），镁、锌的比例控制在100：（333：813）。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述合金的挤压性能优异，其抗拉强度≥400MPa，其屈服强度≥380MPa，其延伸率≥15%。
2、上述方案中，作为优选方案，
所述硅 0.012~0.145%；
所述铁 0.1~0.28%；
所述铜 0.465~0.697%；
所述锰 0.034~0.097%；
所述镁 0.805~1.497%；
所述铬 0.052~0.241%；
所述锌 5.1~6.47%；
所述钛 0.013~0.092%；
所述锆 0.052~0.096%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；
其中，铜、镁的比例控制在100：（203～227），镁、锌的比例控制在100：（596：625）。当铜和镁，镁和锌的比例控制在上述范围时，其抗拉强度≥430MPa，其屈服强度≥385MPa，其延伸率≥17%。
3、上述方案中，在所述优选方案里，所述锆、铜的比例控制在100：（835～1052），所述锆、镁的比例控制在100：（1765～2079），所述锆、锌的比例控制在10：（765～1088）。当锆分别和铜、镁、锌的比例控制在上述范围时，其抗拉强度可达440MPa，其屈服强度可达395MPa，其延伸率可达17.64%。
4、上述方案中，锌和镁和铝分别形成Mg2Al3、MgZn5和ZnMg2三个二元相以及Al2Mg3Zn3三元化合物；其中，Al2Mg3Zn3和ZnMg2是该合金的主要强化相。
本发明的工作原理及优点如下：
1、本合金在现有合金基础上增加锌、铜含量和铜/镁比值提高强度，并用锆代铬、锰形成ZrAl3弥散相提高再结晶抗力，提高了断裂韧性和淬透性，使本合金具有高抗拉强度以及高屈服强度。
2、本合金由于具有较高的可挤压性能，能使用于生产各种不规则形状的型材断面，可实现零件的设计多样化，这使这种新型的合金所生产的材料的应用领域非常的广泛，如齿轮、多边形断面等各种高强度结构件。
3、本合金所生产的型材其在抗拉强度高（≥400MPa）和屈服强度高（≥380MPa）的情况下，延伸率也非常的优异（≥15%），这样解决了现有材料两者不能兼顾的问题。本合金材料在挤压成型后，能满足更多的冷加工变形的方式，且成型不开裂，组装成整梯后整梯负载测试通过，提高了材料的三维立体造型的能力，拓展了高强度合金的使用空间。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述：
实施例一：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.10～0.12%；
铁 ≤0.12%；
铜 0.52~0.55%；
锰 ≤0.1%；
镁 1.0~1.05%；
铬 0.1~0.12%；
锌 5.2~5.4%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例二：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.08～0.12%；
铁 ≤0.14%；
铜 0.5~0.55%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.95~1.0%；
铬 0.08~0.12%；
锌 5.5~5.9%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例三：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.10～0.14%；
铁 ≤0.18%；
铜 0.54~0.6%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.95~1.2%；
铬 0.1~0.14%；
锌 5.6~6.1%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例四：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.08～0.12%；
铁 ≤0.16%；
铜 0.48~0.53%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.89~0.92%；
铬 0.05~0.1%；
锌 5~5.3%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例五：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.10～0.13%；
铁 ≤0.1%；
铜 0.49~0.51%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.98~1.02%；
铬 0.07~0.1%；
锌 5.8~5.9%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例六：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.09～0.15%；
铁 ≤0.3%；
铜 0.45~0.7%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.8~1.5%；
铬 0.06~0.25%；
锌 5.3~6.5%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。
实施例七：一种挤压性能优良的高强度合金，成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 0.012~0.145%；
铁 0.1~0.28%；
铜 0.465~0.697%；
锰 0.034~0.097%；
镁 0.805~1.497%；
铬 0.052~0.241%；
锌 5.1~6.47%；
钛 0.013~0.092%；
锆 0.052~0.096%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；其性能测试见表1。其中，铜、镁的比例控制在100：（203～227），镁、锌的比例控制在100：（596：625）。当铜和镁，镁和锌的比例控制在上述范围时，其抗拉强度≥430MPa，其屈服强度≥385MPa，其延伸率≥17%。所述锆、铜的比例控制在100：（835～1052），所述锆、镁的比例控制在100：（1765～2079），所述锆、锌的比例控制在10：（765～1088）。当锆分别和铜、镁、锌的比例控制在上述范围时，其抗拉强度可达440MPa，其屈服强度可达395MPa，其延伸率可达17.64%。
其中，锌和镁和铝分别形成Mg2Al3、MgZn5和ZnMg2三个二元相以及Al2Mg3Zn3三元化合物；其中，Al2Mg3Zn3和ZnMg2是该合金的主要强化相。
现就本发明测试结果说明如下：
本发明的合金成份熔铸后，进行生产、以及性能测试，其结果如下：
1、产品的断面其倒角为R0.5，其在挤压过程中速度可以达到8～10米/分钟，其表面状况良好，倒角处无开裂现象。
2、生产的产品时效后，进行性能测试，其测试结果如下表：
表1
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本合金在现有合金基础上增加锌、铜含量和铜/镁比值提高强度，并用锆代铬、锰形成ZrAl3弥散相提高再结晶抗力，提高了断裂韧性和淬透性，使本合金具有高抗拉强度以及高屈服强度。
2、本合金由于具有较高的可挤压性能，能使用于生产各种不规则形状的型材断面，可实现零件的设计多样化，这使这种新型的合金所生产的材料的应用领域非常的广泛，如齿轮、多边形断面等各种高强度结构件。
3、本合金所生产的型材其在抗拉强度高（≥400MPa）和屈服强度高（≥380MPa）的情况下，延伸率也非常的优异（≥15%），这样解决了现有材料两者不能兼顾的问题。本合金材料在挤压成型后，能满足更多的冷加工变形的方式，且成型不开裂，组装成整梯后整梯负载测试通过，提高了材料的三维立体造型的能力，拓展了高强度合金的使用空间。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种挤压性能优良的高强度合金，其特征在于：成分由下述重量百分比的组分组成：
硅 ≤0.15%；
铁 ≤0.3%；
铜 0.45~0.7%；
锰 ≤0.1%；
镁 0.8~1.5%；
铬 0.05~0.25%；
锌 5.0~6.5%；
钛 ≤0.1%；
锆 0.05~0.1%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；
其中，铜、镁的比例控制在100：（114～333），镁、锌的比例控制在100：（333：813）。
2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：
所述硅 0.012~0.145%；
所述铁 0.1~0.28%；
所述铜 0.465~0.697%；
所述锰 0.034~0.097%；
所述镁 0.805~1.497%；
所述铬 0.052~0.241%；
所述锌 5.1~6.47%；
所述钛 0.013~0.092%；
所述锆 0.052~0.096%；
余量为铝及含量≤0.1%的杂质，且所述杂质中单个组分的含量≤0.03%；
其中，铜、镁的比例控制在100：（203～227），镁、锌的比例控制在100：（596：625）。
3.根据权利要求2所述的合金，其特征在于：所述锆、铜的比例控制在100：（835～1052），所述锆、镁的比例控制在100：（1765～2079），所述锆、锌的比例控制在10：（765～1088）。
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