CN107988533A - 一种铝合金铸锭及其挤压工艺 - Google Patents

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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Abstract

本发明公开了一种铝合金铸锭，按照重量百分比计，包括以下组分：0.05‑0.15％的Si，0.1‑0.3％的Fe，0.05‑0.1％的Cu，0.2‑0.35％的Mn或者Cr，2.0‑2.5％的Mg，0.1‑0.2％的Ti，余量为Al。本发明提供的铝合金铸锭，在Al的基础上，又添加了微量的Si、Fe、Cu、Mn或者Cr、Ti几种元素，通过合理限定各添加元素在铝合金铸锭中的含量，保障了该铝合金铸锭各性能之间的匹配，使其具有良好的综合性能。且具有较低的纵向拉伸强度，进而便于用户使用加工。不产生粗晶环，极大地降低了生产成本，缩短了生产周期，从而提高产品竞争力。本发明还公开了一种铝合金铸锭的挤压工艺，将上述各组分置于挤压铸造设备中进行挤压铸造。该挤压工艺同样具有上述技术效果。

Description

一种铝合金铸锭及其挤压工艺
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，更具体地说，涉及一种铝合金铸锭，还涉及一种铝合金铸锭的挤压工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金，共晶硅铝合金，单共晶硅铝合金，铸造铝合金在铸态下使用。
现有的5A02铝合金成分及挤压工艺，生产出的挤压产品，强度偏高不利于用户使用加工，晶粒度较大，表面有明显的粗晶环组织，用户在冷变形加工过程中存在起皮开裂的现象。
为降低产品的强度，一般对材料进行退火；为消除粗晶环，可加大挤压规格，然后通过机械车削的方法去除粗晶环。
然而，退火需要专门的热处理炉，周期长，能耗高，退火过程中铝材表面晶粒会再结晶长大，加深原有的粗晶环。机械车削需要车床等设备，加工周期较长，表面车削深度一般在10mm以上，车削掉的金属只能回炉再熔，是极大的浪费。
综上所述，如何有效地解决5A02铝合金挤压产品存在明显粗晶环组织且不易去除等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种铝合金铸锭，该铝合金铸锭可以有效地解决5A02铝合金挤压产品存在明显粗晶环组织且不易去除的问题，本发明的第二个目的是提供一种铝合金铸锭的挤压工艺。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金铸锭，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
优选地，上述铝合金铸锭中，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
优选地，上述铝合金铸锭中，所述Si的重量百分比含量为0.1，所述Fe的重量百分比含量为0.2，所述Cu的重量百分比含量为0.05，所述Cr的重量百分比含量为0.2-0.35。
优选地，上述铝合金铸锭中，所述Mg的重量百分比含量为2.0-2.3。
优选地，上述铝合金铸锭中，所述Ti的重量百分比含量为0.15。
本发明提供的铝合金铸锭，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
本发明提供的铝合金铸锭，在Al的基础上，又添加了微量的Si、Fe、Cu、Mn或者Cr、Ti几种元素，通过合理限定各添加元素在铝合金铸锭中的含量，保障了该铝合金铸锭各性能之间的匹配，使其具有良好的综合性能。且具有较低的纵向拉伸强度，进而便于用户使用加工。不产生粗晶环，极大地降低了生产成本，缩短了生产周期，从而提高产品竞争力。
为了达到上述第二个目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金铸锭的挤压工艺，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al；
将各组分置于挤压铸造设备中进行挤压铸造。
优选地，上述铝合金铸锭的挤压工艺中，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
优选地，上述铝合金铸锭的挤压工艺中，所述Si的重量百分比含量为0.1，所述Fe的重量百分比含量为0.2，所述Cu的重量百分比含量为0.05，所述Cr的重量百分比含量为0.2-0.35，所述Mg的重量百分比含量为2.0-2.3，所述Ti的重量百分比含量为0.15。
优选地，上述铝合金铸锭的挤压工艺中，所述挤压铸造的工模具加热炉定温的温度范围为380-400℃，铸锭加热定温的温度为400℃，挤压速度不大于0.2m/min。
本发明提供的铝合金铸锭的挤压工艺，通过控制铸锭的成分，在Al的基础上，又添加了微量的Si、Fe、Cu、Mn或者Cr、Ti几种元素，通过合理限定各添加元素在铝合金铸锭中的含量，保障了该铝合金铸锭各性能之间的匹配，使其具有良好的综合性能。经挤压铸造获得的产品，即铝合金铸锭具有较低的纵向拉伸强度，进而便于用户使用加工。不产生粗晶环，极大地降低了生产成本，缩短了生产周期，从而提高产品竞争力。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种铝合金铸锭，以避免5A02铝合金挤压产品产生明显粗晶环组织。
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。
在一个具体实施例中，本发明提供的铝合金铸锭，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。也就是按照重量百分比计，包括以下组分：0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al；或者，按照重量百分比计，包括以下组分：0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
本发明提供的铝合金铸锭，在Al的基础上，又添加了微量的Si、Fe、Cu、Mn或者Cr、Ti几种元素，通过合理限定各添加元素在铝合金铸锭中的含量，保障了该铝合金铸锭各性能之间的匹配，使其具有良好的综合性能。且具有较低的纵向拉伸强度，进而便于用户使用加工。不产生粗晶环，极大地降低了生产成本，缩短了生产周期，从而提高产品竞争力。
具体的，本发明实施例提供的铝合金铸锭，在铝基的基础上，包含有Fe(铁)元素和Si(硅)元素，其中Fe可以提高合金的抗拉强度及抗蠕变性，但是添加过高含量的Fe导致合金产生脆性，使拉丝的可操作性降低。而Si可提高合金的抗拉强度，还能改善合金的热性能，但是Si的含量过高时会提高合金的电阻率。Fe的质量百分比含量选为0.1-0.3％，优选为0.15-0.25％，最优选为0.2％，Si的质量百分比含量选为0.05-0.15％％，优选为0.75-1.25％，最优选为0.1％。
铝合金铸锭，在铝基的基础上包含有Cu(铜)元素，Cu是铝合金中的基本强化元素，一定含量的Cu可增加合金的强度，并起到固熔强化作用，使合金的强度提高、刚度下降，能够有效的提高合金的抗拉强度和屈服强度。另外，Cu还能改善合金的热性能。因此，Cu的质量百分比含量选为0.05-0.1％，优选为0.05-0.07％，最优选的为0.05％。
铝合金铸锭中还包含有Mn(锰)元素，Mn可大大提高合金的抗腐蚀性，但是Mn的含量过高时也会提高合金的电阻率。因此，Mn的质量百分比含量选为0.2-0.35％。根据需要也可以此采用Cr替代Mn，也就是Cr的质量百分比含量选为0.2-0.35％。
铝合金铸锭中还包含有Mg(镁)元素，Mg对铝合金有明显的强化作用，因此，Mg的质量百分比含量选为2.0-2.5％，优选为2.0-2.4％，最优选的为2.0-2.3％。
铝合金铸锭中还包含有Ti(钛)元素，Ti具有使合金的晶体结构细化的效果，而微细晶体结构可使合金的强度得到进一步提高，但是Ti的含量过高时会使该细化效果达到饱和。因此，Ti的质量百分比含量选为0.1-0.2％，优选为0.125-0.175％，最优选为0.15。
本发明对上述来源并无特殊限定，可以为一般市售。
本发明还提供了一种铝合金铸锭的挤压工艺，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al；
将各组分置于挤压铸造设备中进行挤压铸造。
也就是按照重量百分比计，包括以下组分：0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al；或者，按照重量百分比计，包括以下组分：0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。将按此组分的原材料放置于挤压铸造设备中进行挤压铸造，得打产品，即为上述组分的铝合金铸锭。需要说明的是，具体挤压铸造设备的结构请参考现有技术，挤压参数的控制也可参考现有技术。
具体的，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。也就是在铝基的基础上添加Cr，而非Mn。
进一步地，Si的重量百分比含量为0.1，Fe的重量百分比含量为0.2，Cu的重量百分比含量为0.05，Cr的重量百分比含量为0.2-0.35，Mg的重量百分比含量为2.0-2.3，Ti的重量百分比含量为0.15。具体各组分的含量设置，优选的含量设置，最优选的含量设置，来源及作用等均可参考上述铝合金铸锭实施例中的相关内容，此处不再赘述。
在上述各实施例的基础上，挤压铸造的工模具加热炉定温的温度范围为380-400℃，铸锭加热定温的温度为400℃，挤压速度不大于0.2m/min。也就是通过挤压工艺优化，结合铸锭组分优化，使得经挤压铸造获得的产品，即铝合金铸锭具有较低的纵向拉伸强度，进而便于用户使用加工。不产生粗晶环，极大地降低了生产成本，缩短了生产周期，从而提高产品竞争力。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的铝合金铸锭及其挤压工艺进行详细描述。
实施例1
对铝合金铸锭的成分进行优化，优化后的组分重量百分比含量与国标的重量百分比含量对比见下表：
也就是按照重量百分比计，包括以下组分：0.1％的Si，0.2％的Fe，0.05％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.3％的Mg，0.15％的Ti，余量为Al。
将该组分对应的原材料置于挤压铸造设备中进行挤压铸造，挤压工艺为：工模具加热炉定温：380～400℃，铸锭加热定温：400℃，挤压速度：≤0.2m/min。
通过上述工艺获得的上述组分的铝合金铸锭，具有较低的强度，不产生粗晶环，极大地降低生产成本，缩短生产周期，提升产品竞争力。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种铝合金铸锭，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
3.根据权利要求2所述的铝合金铸锭，其特征在于，所述Si的重量百分比含量为0.1，所述Fe的重量百分比含量为0.2，所述Cu的重量百分比含量为0.05，所述Cr的重量百分比含量为0.2-0.35。
4.根据权利要求3所述的铝合金铸锭，其特征在于，所述Mg的重量百分比含量为2.0-2.3。
5.根据权利要求4所述的铝合金铸锭，其特征在于，所述Ti的重量百分比含量为0.15。
6.一种铝合金铸锭的挤压工艺，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Mn或者Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al；
将各组分置于挤压铸造设备中进行挤压铸造。
7.根据权利要求6所述的铝合金铸锭的挤压工艺，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：
0.05-0.15％的Si，0.1-0.3％的Fe，0.05-0.1％的Cu，0.2-0.35％的Cr，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.2％的Ti，余量为Al。
8.根据权利要求7所述的铝合金铸锭的挤压工艺，其特征在于，所述Si的重量百分比含量为0.1，所述Fe的重量百分比含量为0.2，所述Cu的重量百分比含量为0.05，所述Cr的重量百分比含量为0.2-0.35，所述Mg的重量百分比含量为2.0-2.3，所述Ti的重量百分比含量为0.15。
9.根据权利要求6-8任一项所述的铝合金铸锭的挤压工艺，其特征在于，所述挤压铸造的工模具加热炉定温的温度范围为380-400℃，铸锭加热定温的温度为400℃，挤压速度不大于0.2m/min。
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