CN107739921A - 一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺，高强度铝合金型材质量百分含量为：Si：0.6％～0.9％、Mg：0.8％～1.1％、Cu：0.75％～0.9％、Mn：0.3％～0.6％、Fe＜0.4％，Fe+Mn＜0.8％、Ti+B＜0.02％、Cr＜0.05％、Zr：0.3％、Pt+Bi：0.4～0.6％，余量为Al，将铝合金铸锭在较高温度的条件下均匀化处理，通过高温挤压的方法来提高铝合金型材的机械性能和抗腐蚀性，降低人工时效的时间，提高了铝合金型材的生产效率。

Description

一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺。
背景技术
由于铝具有轻量化、环保等优良特点，铝合金被广泛用作汽车，工业机械，飞机和家用电器等各个领域的零部件材料。其中，在汽车应用中，为了减轻车身重量、节约燃料，铝合金已经应用于车身的各个部件，由于这些部件不仅需要优良的强度、延展性等机械特性，还要考虑到耐久性能，虽然现有的合金可以满足这些部件所需的机械性能，但是在强度、韧性和冲击性以及耐凹陷性方面仍然存在改善的余地。
目前对高成形性、高强度要求的轨道车辆内饰件、休闲制品、便携式铝合金梯材料均采用6063-T5铝合金材料，其主要成分：Mg0.45～0.9％，Si0.2～0.6％，其抗拉强度≥160Mp，屈服强度≥110MPa，延伸率≥8％。虽然现在已经提出了添加更多的强化元素如铜，锰，镁，硅等来提高铝合金型材的机械强度，但是这样会使铝合金型材抗腐蚀性能降低。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的生产工艺所生产的铝合金型材抗腐蚀性能低的问题，提供一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种汽车用高强度铝型材，包括以下质量百分含量的组分：Si：0.6％～0.9％、Mg：0.8％～1.1％、Cu：0.75％～0.9％、Mn：0.3％～0.6％、Fe＜0.4％，Fe+Mn＜0.8％、Ti+B＜0.02％、Cr＜0.05％、Zr：0.3％、Pt+Bi：0.4～0.6％，余量为Al。
进一步，Ti：B重量比为25∶1。
一种汽车用高强度铝型材生产工艺，包括如下步骤：
A、将配制好的高强度铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化退火，其中退火温度为560～580℃，保温4h；
C、将经过预热处理的铝合金铸锭送入铝合金挤压机中挤压成型，得到铝合金型材，其中铝合金铸锭加热温度为500～537℃，挤压机的挤压速度为4.5～5.0m/min；
D、将挤压后的铝合金型材进行淬火处理，冷却速度为100～150℃/s；
E、将淬火后的铝合金型材进行时效热处理。
进一步，步骤A中铝合金熔铸的过程为熔融、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、二次搅拌、二次扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造。
进一步，步骤B中铝合金铸锭均匀化退火过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。
进一步，步骤D淬火处理的淬火方式为水冷，淬火后的铝合金型材温度为80～100℃。
进一步，步骤E中时效热处理的温度为182～196℃，时效时间为2h。
本发明的有益效果在于：
1、本发明一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺，合金元素Mn在Al-Mg-Si合金中主要以粒状含Mn的α-Al15(FeMn)3Si2弥散相的形式质点存在，这些弥散相质点有利于增加人工时效的效果，缩短达到最大强度需要的时效时间，提高合金强度，但是合金中加入Mn后，由于Mn在α相中产生严重的晶内偏析，会影响合金的再结晶过程，造成退火制品的晶粒粗化。为了获得细晶粒材料，可以将铝合金铸锭在高温下均质化处理，有效提高铝合金型材的强度，改善耐腐蚀性、冲击韧性和弯曲性能。
2、本发明一种汽车用高强度铝型材及其生产工艺，将铝合金铸锭在较高温度的条件下均匀化处理，通过高温挤压的方法来提高铝合金型材的机械性能和抗腐蚀性，降低人工时效的时间，提高铝合金型材的生产效率。
3、本发明高强度铝合金型材的制备方法制备的汽车用高强度铝型材，拉伸强度基本能达到385Mp，屈服强度基本能达到329MP，拉伸率可以达到12％及以上。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种汽车用高强度铝型材生产工艺，包括以下步骤：
A、配料：高强度铝合金各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Mg Cu Mn Fe Zr Ti+B Pt+Bi Al
含量 0.60 0.80 0.75 0.3 0.3 0.3 0.15 0.5 余量
Ti∶B重量比为25∶1，Pt∶Bi重量比为2∶3
将配制好的高强度铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭，熔铸的过程包括熔融、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、二次搅拌、二次扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造；
B、将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化退火，其中退火温度为560℃，保温4h；
C、将经过预热处理的铝合金铸锭送入铝合金挤压机中挤压成型，得到铝合金型材，其中铝合金铸锭加热温度为500℃，挤压机的挤压速度为4.5m/min；
D、将挤压后的铝合金型材进行淬火处理，淬火处理的淬火方式为水冷，冷却速度为100℃/s，淬火后的铝合金型材温度为80℃；
E、将淬火后的铝合金型材进行时效热处理，时效热处理的温度为182℃，时效时间为2h。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于步骤B中熔铸后的铝合金铸锭均匀化退火的温度为580℃。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于步骤C中铝合金铸锭加热温度为537℃，挤压机的挤压速度为5.0m/min。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于步骤D中淬火冷却的冷却速度为150℃/s，淬火后的铝合金型材温度为100℃。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于步骤E中时效热处理的温度为196℃，时效时间为2h。
对比例
对比例与实施例1的区别在于步骤B中均匀化退火温度为350℃，保温2h，步骤C中铝合金铸锭送入挤压机的温度为300℃。
对比例与实施例1～5得到的5083铝合金型材进行力学性能测试，测试结果见表一：
表一：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
屈服强度(Mpa) 328 329 330 325 327 215
抗拉强度(Mpa) 380 384 382 381 380 300
延伸率(％) 13 15 19 16 14 10
G67晶间腐蚀(mg/cm2) 3.5 3.4 3.45 3.41 3.52 3.56
从表一可以看到，通过该汽车用高强度铝合金型材的制备方法制备的高强度铝合金型材的力学性能为屈服强度基本能达到329Mp，抗拉强度基本能达到385Mp，断后延伸率可以达到12％及以上。
高强度铝合金型材在经过G66以及G67等腐蚀检测方法检验后，高强度铝合金型材的检测结果分别为G66检测均为N级，G67晶间腐蚀检测结果为(3-4)mg/cm2远小于标准要求的单位面积质量损失15mg/cm2。
与常规的6xxx系铝合金的制备方法相比通过成分的合理选择能够使铝合金铸锭在580℃以上的温度进行均匀化处理，并且通过高温挤压的处理，使铝合金型材具有更高的强度、韧性、抗冲击性和耐凹痕性以及显著的耐腐蚀性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种汽车用高强度铝型材，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：Si：0.6％～0.9％、Mg：0.8％～1.1％、Cu：0.75％～0.9％、Mn：0.3％～0.6％、Fe＜0.4％，Fe+Mn＜0.8％、Ti+B＜0.02％、Cr＜0.05％、Zr：0.3％、Pt+Bi：0.4～0.6％，余量为Al。
2.如权利要求1所述的汽车用高强度铝型材，其特征在于，Ti∶B重量比为25∶1。
3.一种汽车用高强度铝型材生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、将配制好的高强度铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭进行均匀化退火，其中退火温度为560～580℃，保温4h；
C、将经过预热处理的铝合金铸锭送入铝合金挤压机中挤压成型，得到铝合金型材，其中铝合金铸锭加热温度为500～537℃，挤压机的挤压速度为4.5～5.0m/min；
D、将挤压后的铝合金型材进行淬火处理，冷却速度为100～150℃/s；
E、将淬火后的铝合金型材进行时效热处理。
4.如权利要求3所述的汽车用高强度铝型材生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金熔铸的过程为熔融、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、二次搅拌、二次扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造。
5.如权利要求4所述的汽车用高强度铝型材生产工艺，其特征在于，步骤B中铝合金铸锭均匀化退火过程在具有强制热风循环系统的电阻炉内进行。
6.如权利要求5所述的汽车用高强度铝型材生产工艺，其特征在于，步骤D淬火处理的淬火方式为水冷，淬火后的铝合金型材温度为80～100℃。
7.如权利要求6所述的汽车用高强度铝型材生产工艺，其特征在于，步骤E中时效热处理的温度为182～196℃，时效时间为2h。
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