CN107513678A - 一种中强7系铝合金型材的生产工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中强7系铝合金型材的生产工艺和应用，包括铝合金热挤压型材的自然停放及热处理工艺等，属于铝合金生产制造技术领域。本发明通过对中强7系铝合金热挤压后，在室温条件下自然停放36～60h，再进行人工时效，即可获得优良且稳定的力学性能。本发明所适用的中强7系铝合金型材成分范围为，按元素质量百分比计，Zn:4.0～5.0％；Mg:1.0～2.0％；Mn:0.2～0.7％；Cr:≤0.30％；Zr:≤0.25％；Ti:≤0.20％；余量为铝和不可避免的杂质。本发明极大的缩短了自然停放时间，在保证性能的基础上，显著提高了铝合金型材的生产效率。

Description

一种中强7系铝合金型材的生产工艺和应用

技术领域：

本发明涉及一种中强7系铝合金型材的生产工艺和应用，包括铝合金热挤压型材的自然停放及热处理工艺等，属于铝合金生产制造技术领域。

背景技术：

中强Al-Zn-Mg合金属于7系铝合金范畴，它具有良好的焊接性能，耐应力腐蚀性能以及加工成型性，中强7系铝合金型材多作为结构件应用于高速铁路车辆等。在实际生产中，铝合金热挤压、淬火后不可避免地要经过一定的中间停放时间，然后才能进行人工时效处理。所谓停放时间，就是从热挤压、在线淬火结束(合金已冷却到室温)到开始进行人工时效处理之间的时间。

中强7系铝合金是一类停放效应敏感的合金，即在某一停放时间段，力学性能随停放时间不同而变化剧烈，停放时间过短，自然时效形成的GP区尺寸太小，在较高的人工时效温度下会回溶入基体，强化效果削弱，因此目前中强7系铝合金的自然停放时间通常为96h甚至更长。过长时间的自然停放虽能使力学性能达到稳定，却不能兼顾到工业生产的效率，所以很有必要通过研究中强7系铝合金的自然停放时间对其力学性能影响的规律，在保证力学性能的前提下，确定自然停放时间的最小值，用来指导中强7系铝合金型材的工业生产。

发明内容：

本发明的目的是提供一种中强7系铝合金型材的生产工艺和应用，避开中强7系铝合金停放效应较为敏感的停放时段，选择较短的室温自然停放时间，提高生产效率，且型材经过后续人工时效获得优良并稳定的力学性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种中强7系铝合金型材的生产工艺，中强7系铝合金经热挤压后的型材，在室温自然停放36～60h，再进行人工时效。

所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，具体步骤如下：

1)中强7系铝合金铸锭于460～480℃保温20～30h进行均匀化退火，空冷至室温；

2)铸锭于440～460℃保温1～2h，保证铸锭心部烧透，随后进行热挤压得到挤压型材，在线淬火；

3)挤压型材室温自然停放36～60h；

4)挤压型材于95～105℃保温10～14h，空冷至室温；

5)挤压型材于165～175℃保温1～3h，空冷至室温。

所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，步骤1)中，优选保温22～26h。

所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，所适用的中强7系铝合金型材成分范围为，按元素质量百分比计：

Zn:4.0～5.0％；Mg:1.0～2.0％；Mn:0.2～0.7％；Cr:≤0.30％；Zr:≤0.25％；Ti:≤0.20％；余量为铝和不可避免的杂质。

所述的中强7系铝合金型材的应用，型材的应用于高速铁路、航空航天或汽车领域。

本发明的设计思想是：

本发明选择自然停放时间为36～60h，由实验结果可知，中强7系铝合金热挤压型材在线淬火后室温自然停放时间低于36h为停放效应敏感区间。当停放时间很短时，自然时效析出的GP区尺寸太小，在后期较高的人工时效温度下回溶到基体，随停放时间延长，合金热挤压引入的残余应力也得到释放，故强度降低；当停放时间继续延长，GP区长大，人工时效回溶的数量相对减少，强度及屈强比升高；停放使得GP区逐渐长大到人工时效难以回溶的尺寸时，人工时效后合金的力学性能区域稳定。从而，显著缩短型材的自然停放时间，提高了生产效率。

本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明选择中强7系铝合金型材的室温自然停放时间为36～60h，相对于现有中强7系铝合金的工业生产，在较短的停放时间下使中强7系铝合金型材经后续人工时效获得较好的力学性能，显著提高了生产效率。

2、本发明对型材进行自然停放后，经后续的优选双级人工时效，即可获得优良且稳定的力学性能，中强7系铝合金型材实测各项力学性能指标：屈服强度303.17～308.37MPa，抗拉强度360.03～362.8MPa，延伸率15.4～15.73％，屈强比约0.85。

附图说明：

图1为中强7系铝合金型材生产工艺流程图。

图2为中强7系铝合金型材停放效应曲线。

图3为中强7系铝合金型材屈强比与停放时间关系曲线。

具体实施方式：

下面，通过实施例对本发明进一步详细说明。

采用工业纯铝、纯锌、纯镁以及各中间合金等常规原材料冶炼中强7系铝合金，合金实测成分见表1。

表1中强7系铝合金实测成分wt.％

如图1所示，中强7系铝合金型材的生产工艺实际操作步骤如下：

1)合金的冶炼(820℃熔炼，690℃浇铸)，得到中强7系铝合金铸锭；

2)铸锭的均匀化处理(470℃保温24h，空冷至室温)；

3)铸锭的热挤压(挤压温度450℃、保温时间1h、挤压速度14mm/s、挤压比35)，在线淬火，矫直；

4)挤压型材室温自然停放2～96h；

5)挤压型材于100℃保温12h，空冷至室温；

6)挤压型材于170℃保温2h，空冷至室温。

不同停放时间条件下的中强7系铝合金型材经过人工时效后，测定室温力学性能，如表2所示。由表2力学性能绘制的停放效应曲线、屈强比与停放时间关系曲线分别见图2、图3。

表2各停放时间条件下中强7系铝合金型材力学性能

由图2可知，随停放时间延长，中强7系铝合金型材的强度先下降后升高直至稳定，延伸率下降幅度较小。由图3可知，随停放时间延长，中强7系铝合金型材的屈强比先下降后升高直至稳定。

中强7系铝合金型材停放时间介于36～60h时，避开了该合金停放效应敏感的区间(<36h)，型材力学性能达到稳定，屈服强度303.17～308.37MPa，抗拉强度360.03～362.8MPa，延伸率15.4～15.73％，屈强比约0.85。继续延长停放时间仍可以在人工时效后获得优良稳定的力学性能，但为了提高工业生产效率，将停放时间选在36～60h可大幅节约中强7系铝合金型材的生产时间。采用本发明生产的中强7系铝合金型材，主要应用包括高速铁路、航空航天、汽车等领域。

Claims (5)

1.一种中强7系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，中强7系铝合金经热挤压后的型材，在室温自然停放36～60h，再进行人工时效。

2.按照权利要求1所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，具体步骤如下：

1)中强7系铝合金铸锭于460～480℃保温20～30h进行均匀化退火，空冷至室温；

2)铸锭于440～460℃保温1～2h，保证铸锭心部烧透，随后进行热挤压得到挤压型材，在线淬火；

3)挤压型材室温自然停放36～60h；

4)挤压型材于95～105℃保温10～14h，空冷至室温；

5)挤压型材于165～175℃保温1～3h，空冷至室温。

3.按照权利要求1所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤1)中，优选保温22～26h。

4.按照权利要求1所述的中强7系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所适用的中强7系铝合金型材成分范围为，按元素质量百分比计：

Zn:4.0～5.0％；Mg:1.0～2.0％；Mn:0.2～0.7％；Cr:≤0.30％；Zr:≤0.25％；Ti:≤0.20％；余量为铝和不可避免的杂质。

5.按照权利要求1所述的中强7系铝合金型材的应用，其特征在于，型材的应用于高速铁路、航空航天或汽车领域。