CN107630156B - 一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，其涉及铝合金加工技术领域。该汽车保险杠铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。本发明通过复合添加Co、Ni、Mo元素和设计特定的制备工艺参数，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，提高铝合金型材的断裂韧性和抗腐蚀性能，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求，具有广阔的应用前景。

Description

一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法。

背景技术

随着汽车轻量化的发展，铝合金在汽车上的应用日益扩大。安装在汽车前后部位的保险杠是汽车上的重要安全部件，在汽车发生碰撞过程中，可以吸收缓和外界的冲击力，降低碰撞事故对行人的伤害和对车辆的损坏。因此，汽车保险杠对铝合金型材的综合性能也要求较高，要求强度既不能太高也不能太低，具有较高断裂韧性和抗腐蚀性能，以提高保险杠的冲击吸收特性、抗弯曲破碎性和耐持久性等。

现有技术中，Al-Zn-Mg系铝合金是可热处理强化的高强度铝合金，虽有强度高的优点，但用于汽车保险杠时，普遍存在断裂韧性不足和腐蚀敏感性较大的问题，主要原因是高合金化导致强度与韧性之间存在较大的制约关系，高密度的析出强化相在晶界聚集容易引发应力腐蚀和晶界腐蚀等。

通过抑制再结晶和晶粒长大，保持挤压加工态的纤维状晶粒组织，可以同时提高铝合金的断裂韧性和抗腐蚀性能。现有技术通常在Al-Zn-Mg系铝合金中加入Mn、Cr、Zr、Sc中的一种或几种来抑制再结晶和晶粒长大。例如：【1】中国专利CN2014107402121.X公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法，该铝合金型材包括如下质量百分比的元素：Zn 6.0～6.5、Mg 0.8～1.0、Mn 0.2～0.3、Cu 0.1～0.2、Ti 0.2～0.3，其余为Al和不可避免的杂质元素。【2】中国专利申请CN201310076162.9公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法，该铝合金型材由如下成分重量份数比组成：铜0.1-0.3，硅0.4-0.8，铁0.6-0.8，锰0.1-0.15，镁0.8-1.4，锌0.2-0.25，铬0.03-0.35，钛0.1-0.15，余量为铝。而Mn、Cr只能形成非共格的铝化物弥散相，对抑制再结晶的作用较弱。Zr、Sc虽然能形成亚稳型Al3(Zr、Sc)弥散相，具有较强的抑制再结晶作用，但在高温长时间均匀化和固溶处理中也会转变为非共格的稳定型Al3(Zr、Sc)弥散相，对再结晶的抑制作用随之降低。总之，现有技术还无法使Al-Zn-Mg系铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，使断裂韧性和抗腐蚀性能的提高仍然受到较大的限制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在问题和不足，提供一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，其通过在铝合金中复合添加Co、Ni、Mo元素和设计特定的制备工艺参数，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，提高铝合金型材的断裂韧性和抗腐蚀性能，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种汽车保险杠用铝合金型材，其具体技术方案如下：

该汽车保险杠用铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：

Zn 6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质。

作为本发明技术方案的优选，其中，该汽车保险杠用铝合金型材中的Co、Ni和Mo的质量百分比组成满足0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，所述不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

另一方面，本发明还提供了一种汽车保险杠用铝合金型材的制造方法，其具体技术方案包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在740～760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5～6.8％的锌锭、0.9～1.1％的镁锭、1～1.5％的Al20Cu、1～5％的Al10Co、1～4％的Al10Ni和1～3％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10～20分钟，扒渣后静置50～60分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100～200转/分钟、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机和孔隙度为40～60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度700～720℃、铸造速度70～80毫米/分钟、冷却水压力0.6～0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至450～470℃均匀化处理7-9小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至440～450℃，在挤压速度7～8米/分钟、挤压比30～50条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至110～120℃时效8～10小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过设计特定的合金成分组成，解决了铝合金型材的强度与断裂韧性和抗腐蚀性能之间的矛盾关系，使铝合金型材同时具有高强度、高断裂韧性和优异抗腐蚀性能的优点。

(2)本发明通过严格控制半连续铸造工艺，使铝合金铸锭获得尺寸为150～350微米的晶粒组织，确保铸锭挤压后可以获得单一的纤维状晶粒组织。

(3)本发明通过复合添加Co、Ni、Mo元素抑制再结晶和晶粒长大，严格控制铝合金的均匀化和挤压工艺，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，实现强度、断裂韧性和抗腐蚀性能同时大幅提高。

(4)本发明所述铝合金型材的抗拉强度为420～450MPa，屈服强度为390～420MPa，断后伸长率为10～14％，断裂韧性大于45KIC，抗应力腐蚀试验大于30天，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

具体实施方式

本发明提供了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，该汽车保险杠铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn 6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。下面对本发明所述汽车保险杠用铝合金型材的成分组成意义及含量范围限定理由进行说明：

Zn、Mg、Cu是铝合金型材的主要合金元素，这些元素在铝合金型材中除了具有固溶强化作用外，Zn和Mg还可析出MgZn₂强化相，Cu和Al还可析出CuAl₂强化相，进一步增强铝合金型材的强度。Zn、Mg、Cu的含量越高，铝合金型材的强度也越高，但断裂韧性会逐渐下降，应力腐蚀敏感性增大。发明人通过对合金成分的系统研究后发现，当Zn含量小于6.5％，Mg含量小于0.9％，Cu含量小于0.2％时，铝合金型材的强度达不到汽车保险杠所需的420MPa。当Zn含量大于6.8％，Mg含量大于1.1％，Cu含量大于0.3％时，铝合金型材的强度会过高，而断裂韧性和抗腐蚀性能则显著恶化。当Zn含量为6.5～6.8％，Mg含量为0.9～1.1％，Cu含量为0.2～0.3％时，可以平衡铝合金型材的强度与断裂韧性和抗应力腐蚀性能之间的矛盾关系，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

Co、Ni、Mo是铝合金型材的微合金化元素，在铝合金型材中有抑制再结晶和晶粒长大的作用。本案发明人通过大量的实验研究后发现，单独添加Co、Ni、Mo中一种或两种元素时，都不能使铝合金型材沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织，只有复合添加Co、Ni、Mo三种元素时，才可以使铝合金型材沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织，并且其效果和稳定性还显著好于Mn、Cr、Zr、Sc等元素。当Co含量为0.1～0.5％，Ni含量为0.1～0.4％，Mo含量为0.1～0.3％，且满足0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％时，可确保铝合金型材沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织。当Co、Ni、Mo的含量小于0.1％，或者Co+Ni+Mo≤0.4％时，只能获得由纤维状晶粒和再结晶晶粒组成的混合晶粒组织。当Co含量大于0.5％，或者Ni含量大于0.4％，或者Mo含量大于0.3％，或者Co+Ni+Mo≥0.8％时，则会导致铝化物的尺寸变得异常粗大，恶化铝合金型材的断裂韧性，达不到所需要的力学性能。

Fe和Si是铝锭、镁锭、锌锭中不可避免的杂质元素。发明人通过实验研究发现，当Fe和Si的含量大于0.15％时，Fe和Si在铝合金中会形成粗大的针状AlFeSi系金属间化合物，该化合物常常成为断裂发生的裂纹源和裂纹扩展方向，严重恶化铝合金型材的强度和断裂韧性,因此，需要严格控制Fe和Si的含量。本发明通过选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭作为原材料，控制Fe和Si的含量均小于0.15％，再结合后续的铸锭均匀化处理，可以消除Fe、Si杂质元素的对铝合金型材强度和断裂韧性的影响。

进一步地，本发明通过复合添加Co、Ni、Mo元素和设计特定的制备工艺参数，来抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，提高铝合金型材的断裂韧性和抗腐蚀性能，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。下面对本发明所述汽车保险杠用铝合金型材的制造方法及主要工艺参数的选择意义和理由进行说明：

气孔和夹杂是铝合金的常见缺陷，这些缺陷常常也是断裂的裂纹源和点蚀的起点，因此，提高铝合金的纯净度是保障铝合金获得高综合性能的基础。本发明先采用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼除气除杂，然后再将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100～200转/分钟、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机和孔隙度为40～60ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理，对铝合金液进行深度净化，使铝合金液的气含量低于0.1毫升/100克铝，非金属夹杂物含量PoDFA低于0.1平方毫米/公斤，大幅度铝合金的洁净度，消除气孔和夹杂对铝合金型材力学性能的影响。

通过深入研究后发现，当铸造温度700～720℃、铸造速度70～80毫米/分钟、冷却水压力0.6～0.7MPa时，半连续铸造成铝合金铸锭的晶粒尺寸为150～350微米，非常有利于铝合金型材获得单一的纤维状晶粒组织。如果铸造工艺参数不在上述匹配范围内，均无法使铝合金铸锭获得150～350微米的晶粒，铝合金型材也无法获得单一的纤维状晶粒组织。

均匀化处理的目的是消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素和粗大化合物充分固溶。经大量实验研究后发现，本发明所述铝合金的理想均匀化温度为450～470℃，均匀化时间为7-9小时，可以完全消除铸锭内部Zn、Mg元素的宏微观偏析，使元素和粗大金属间化合物充分固溶。均匀化温度低于450℃或者时间小于7小，均不能消除晶内元素的宏微观偏析和破碎细化金属间化合物。而均匀化温度高于470℃时或者时间超过9小时，则会导致铝合金铸锭局部过烧，均会恶化铝合金型材的力学性能。

合适的挤压工艺是获得单一的纤维状晶粒组织的重要条件。发明人通过对铝合金型材的挤压工艺研究后发现，在铝合金铸锭加热为440～450℃、挤压速度为7～8米/分钟、挤压比为30～50条件下进行热挤压成形，铝合金型材沿挤压方向上可获得单一的纤维状晶粒组织，铝合金型材展现出高断裂韧性和高抗腐蚀性能的优异综合性能。如果挤压工艺参数不在上述匹配范围内，均无法获得单一的纤维状晶粒组织，只能得到由纤维状晶粒和再结晶晶粒构成的混合晶粒组织，并且还可能出现铝合金变形抗力会太大，挤压困难，或者挤压后铝合金型材在线淬火不充分，无法获得期望的高综合性能等问题。

经对铝合金型材的时效工艺研究后发现，将铝合金型材加热至110～120℃时效8～10小时，然后随炉冷却，可以得到最大的时效强度，满足汽车保险杠对铝合金型材的强度要求。如果时效温度低于110℃或者时效时间小于8小时，则为亚时效，而时效温度高于120℃或者时效时间大于10小时，则会出现过时效，均达不到期望的铝合金强度，满足不了汽车保险杠对铝合金型材的强度要求。

下面对本发明的一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法的具体实施例做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 6.5％，Mg 0.9％，Cu 0.2％，Co0.2％，Ni 0.1％，Mo 0.1％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在740℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5％的锌锭、0.9％的镁锭、1％的Al20Cu、2％的Al10Co、1％的Al10Ni和1％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10分钟，扒渣后静置50分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为200转/分钟、氩气流量为1立方米/小时的除气机和孔隙度为40ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度700℃、铸造速度80毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至470℃均匀化处理7小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度7米/分钟、挤压比30条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至110℃时效10小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。

实施例2：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 5.7％，Mg 0.8％，Cu 0.2％，Co0.3％，Ni 0.2％，Mo 0.2％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.7％的锌锭、0.8％的镁锭、1％的Al20Cu、3％的Al10Co、2％的Al10Ni和2％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼20分钟，扒渣后静置50分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100转/分钟、氩气流量为2立方米/小时的除气机和孔隙度为60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度720℃、铸造速度70毫米/分钟、冷却水压力0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至450℃均匀化处理9小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度8米/分钟、挤压比50条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至120℃时效8小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。

实施例3：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 5.9％，Mg 0.9％，Cu 0.3％，Co0.5％，Ni 0.1％，Mo 0.2％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在750℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.9％的锌锭、0.9％的镁锭、1.5％的Al20Cu、5％的Al10Co、1％的Al10Ni和2％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼15分钟，扒渣后静置55分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150转/分钟、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机和孔隙度为50ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度710℃、铸造速度75毫米/分钟、冷却水压力0.65MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至460℃均匀化处理8小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至445℃，在挤压速度7.5米/分钟、挤压比40条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至115℃时效9小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。

下面为了佐证本发明实施例1-3所制备的铝合金型材的优越性能，特提供如下对比例1-3来进行对比分析。

对比例1：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 6.5％，Mg 0.9％，Cu 0.2％，Co0.1％，Ni 0.1％，Mo 0.1％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在740℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5％的锌锭、0.9％的镁锭、1％的Al20Cu、2％的Al10Co、1％的Al10Ni和1％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10分钟，扒渣后静置50分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为200转/分钟、氩气流量为1立方米/小时的除气机和孔隙度为40ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度700℃、铸造速度80毫米/分钟、冷却水压力0.6MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至470℃均匀化处理7小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度7米/分钟、挤压比30条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至110℃时效10小时，随炉冷却后得到铝合金型材。

对比例2：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 5.7％，Mg 0.8％，Cu 0.2％，Co0.3％，Ni 0.2％，Mo 0.01％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.7％的锌锭、0.8％的镁锭、1％的Al20Cu、3％的Al10Co、2％的Al10Ni和2％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼20分钟，扒渣后静置50分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100转/分钟、氩气流量为2立方米/小时的除气机和孔隙度为60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度720℃、铸造速度70毫米/分钟、冷却水压力0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至450℃均匀化处理9小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至450℃，在挤压速度8米/分钟、挤压比50条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至120℃时效8小时，随炉冷却后得到铝合金型材。

对比例3：

铝合金型材的成分及质量百分比组成为：Zn 5.9％，Mg 0.9％，Cu 0.3％，Co0.5％，Ni 0.1％，Mo 0.2％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。

该铝合金型材的制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在750℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.9％的锌锭、0.9％的镁锭、1.5％的Al20Cu、5％的Al10Co、1％的Al10Ni和2％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼15分钟，扒渣后静置55分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150转/分钟、氩气流量为1.5立方米/小时的除气机和孔隙度为50ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度710℃、铸造速度75毫米/分钟、冷却水压力0.65MPa、电磁频率55kHz条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至460℃均匀化处理8小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至460℃，在挤压速度7.5米/分钟、挤压比40条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至115℃时效9小时，随炉冷却后得到铝合金型材。

对于上述实施例1-3和对比例1-3所制得的铝合金型材，进行如下1)-4)检测：

1)按行业标准YB/T4290-2012《金相检测面上最大晶粒尺寸级别测定方法》，在实施例和对比例制造的铝合金型材上取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在LEICA-300型金相显微镜下对铝合金型材挤压方向的显微组织进行观察，检测结果如表1所示。

2)按国家标准GB/T16865-2013《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》，将实施例和对比例制造的铝合金型材加工成标准拉伸试样，在HGF-500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2毫米/分钟，检测铝合金型材的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，检测结果如表1所示。

3)按国家标准GB/T4161-2007《金属材料平面应变断裂韧度KIC试验方法》，将实施例和对比例制造的铝合金型材加工成标准试样，在GJJH-550型断裂试验上进行平面应变断裂韧性KIC试验，检测铝合金型材的断裂韧性，检测结果如表1所示。

4)按国家标准GB/T22640-2008《铝合金加工产品的环形试样应力腐蚀试验方法》，将实施例和对比例制造的铝合金型材加工成标准试样，在GYG-400型应力腐蚀试验机上进行C环应力腐蚀试验，应力为400MPa，检测铝合金型材的抗应力腐蚀性能，检测结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1-3铝合金型材的检测结果

从上述表1的检测结果可以得出如下结论：

实施例1-3：铝合金型材沿挤压方向上均为单一的纤维状晶粒组织，铝合金型材的抗拉强度为420～450MPa，屈服强度为390～420MPa，断后伸长率为10～14％，断裂韧性大于45KIC，抗应力腐蚀试验大于30天，表明本发明所制备铝合金型材具有高强度、高断裂韧性和高抗腐蚀性能的优点，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

对比例1：由于铝合金型材中Co、Ni、Mo的含量总和小于0.4％，不能完全抑制再结晶的发生，铝合金型材沿挤压方向上为纤维状晶粒和再结晶晶粒组成的混合晶粒组织，导致铝合金型材的断裂韧性小于45KIC，抗应力腐蚀试验小于30天，满足不了汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

对比例2：虽然铝合金型材中Co、Ni、Mo的含量总和大于0.4％，但是Mo的含量小于0.1％，也不能完全抑制再结晶的发生，铝合金型材沿挤压方向上为纤维状晶粒和再结晶晶粒组成的混合晶粒组织，导致铝合金型材的断裂韧性小于45KIC，抗应力腐蚀试验小于30天，满足不了汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

对比例3：虽然铝合金型材中Co、Ni、Mo的含量以及含量总和都符合成分设计范围，但是铝合金型材铸锭的加热温度大于450℃，铝合金型材沿挤压方向上为纤维状晶粒和再结晶晶粒构成的混合晶粒组织，导致铝合金型材的断裂韧性小于45KIC，抗应力腐蚀试验小于30天，满足不了汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种汽车保险杠用铝合金型材的制造方法，所述铝合金型材成分包括：Zn 6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，其特征在于，Co、Ni和Mo的质量百分比组成满足0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，所述不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，所述制造方法包括以下步骤：

第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；

第二步：将铝锭在740～760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5～6.8％的锌锭、0.9～1.1％的镁锭、1～1.5％的Al20Cu、1～5％的Al10Co、1～4％的Al10Ni和1～3％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10～20分钟，扒渣后静置50～60分钟；

第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100～200转/分钟、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机和孔隙度为40～60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；

第五步：将铝合金液在铸造温度700～720℃、铸造速度70～80毫米/分钟、冷却水压力0.6～0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；

第六步：将铝合金铸锭加热至450～470℃均匀化处理7-9小时，然后水雾强制冷却至室温；

第七步：将铝合金铸锭加热至440～450℃，在挤压速度7～8米/分钟、挤压比30～50条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；

第八步：将铝合金型材加热至110～120℃时效8～10小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。