CN108193099A - 一种改进的lf6铝合金及消除lf6铝合金挤压粗晶环的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改进的LF6铝合金，包括LF6铝合金的标准组分和含量、杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er。本发明在不影响LF6合金成分标准的情况下，合理的利用杂质含量的范围，加入了杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er，提高了LF6合金的再结晶温度，消除了LF6合金挤压棒材粗晶，提高产品成品率和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，涉及一种LF6铝合金以及LF6铝合金的制备方法，尤其涉及一种改进的LF6铝合金及消除小规格LF6铝合金挤压粗晶环的方法。
背景技术
铝合金是以铝为基础的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌或锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬或锂等。根据铝合金中所含金属元素的不同，铝合金板大概可分为8大类，1系为工业纯铝，2系为铝铜合金铝板，3系为铝锰合金铝板，4系为铝硅合金铝板，5系为铝镁合金铝板，6系为铝镁硅合金铝板，7系为铝锌合金铝板，8系为铝与其他元素。
LF6铝合金，又称5A06铝合金是典型的高镁铝合金，有较高的抗蚀性、良好的焊接性及较好的塑性，属于不可热处理强化铝合金。属于Al-Mg系防锈铝合金，具有较高的强度和腐蚀稳定性，在退火和挤压状态下塑性好，气焊和点焊的焊接接头强度为基体强度的90～95％；可切削性能良好。正是因为这些优良的抗腐蚀性能，使的LF6铝合金广泛的用于船舶、汽车、飞机焊接件、地铁轻轨，需严格防火的压力容器(如液体罐车、冷藏车、冷藏集装箱)、制冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹零件、装甲等诸多民用和工业领域。
在铝合金挤压过程中，合金主要有不均匀变形和剪切变形两种方式，该变形方式会造成模孔边缘和中心部位的变形程度不同，造成合金不同部位金属畸变储能的差异，导致合金开始再结晶温度不同，而合金在开始再结晶温度较低的部位优先再结晶，再结晶晶粒长大，形成粗晶组织缺陷。虽然根据GB/T3246.2-2012《变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法》中“粗晶环应在淬火产品切取的试样坯料(或淬火后的试样坯料)”的规定进行质量检测，对不可热处理强化的铝合金，在检验低倍时，不考虑粗晶环问题，对于有粗晶的低倍试样，则按晶粒度按不超过4级进行检验。但是随着下游应用领域细化，对LF6铝合金的要求日益提高，许多客户对粗晶的缺陷也更加看重。
因此，如何找到一种方法，能够消除LF6合金在挤压过程中经常出现的粗晶缺陷，已成为铝合金生产企业以及诸多一线研发人员广泛关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改进的LF6铝合金，特别是一种消除小规格LF6铝合金挤压粗晶环的方法，本发明制备的LF6铝合金提高了再结晶温度，消除了LF6合金小规格挤压棒材粗晶，提高产品成品率和生产效率，而且方法简单，适用性广，有利于大规模推广应用和产业化实现。
本发明提供了一种改进的LF6铝合金，包括LF6铝合金的标准组分和含量、杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er。
优选的，所述杂质含量为小于等于0.05％。
优选的，所述Zr的含量为大于零且小于等于0.05％；
所述Sc和/或Er的含量为大于零且小于等于0.05％。
优选的，所述LF6铝合金的标准组分和质量含量为：
Mg：5.8％～6.8％；
Mn：0.5％～0.8％；
Ti：0.02％～0.10％；
Be：0.0001％～0.005％；
Si：≤0.40％；
Fe：≤0.40％；
Cu：≤0.10％；
Zn：≤0.20％；
余量的铝。
本发明还提供了一种LF6铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述技术方案任意一项所述的改进的LF6铝合金的原料铸锭经过均匀化处理后，再经过挤压，得到消除了粗晶环的LF6铝合金。
优选的，所述均匀化处理为低温均匀化处理；
所述LF6铝合金为LF6铝合金挤压棒材。
优选的，所述LF6铝合金挤压棒材为小规格LF6铝合金挤压棒材。
优选的，所述LF6铝合金的直径为小于等于40mm。
优选的，所述LF6铝合金的状态为H112状态。
优选的，所述挤压的温度为410～430℃；
所述挤压的速度为0.8～1.5m/min；
所述挤压的挤压比为10～16。
本发明提供了一种改进的LF6铝合金，包括LF6铝合金的标准组分和含量、杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er。与现有技术相比，本发明针对现有的LF6铝合金在挤压过程中，经常会形成粗晶组织缺陷的问题，对LF6铝合金的各个步骤进行了深入的研究，认为仅仅通过调整挤压工艺及热处理工艺参数无法得到有效的改善。而本发明特别从再结晶温度方面入手，认为LF6铝合金的再结晶温度低，易出现晶粒长大，导致粗晶，而本发明提高了LF6铝合金的再结晶温度，抑制再结晶晶粒长大，消除粗晶。本发明在不影响LF6合金成分标准的情况下，创造性的合理的利用杂质含量的范围，加入了杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er，提高了LF6合金的再结晶温度，消除了LF6合金挤压棒材粗晶，提高产品成品率和生产效率。
实验结果表明，经过多批次实际生产，本发明制备的LF6铝合金可以完全消除小规格挤压棒材粗晶环。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的LF6铝合金挤压棒材的外观照片；
图2为现有工艺制备的形成粗晶组织缺陷的LF6铝合金挤压棒材的外观照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或铝合金制备领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所用工艺，其简称均属于本领域常规简称，每个简称的具体步骤和常规参数在其相关领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够以常规方法进行实现。
本发明提供了一种改进的LF6铝合金，包括LF6铝合金的标准组分和含量、杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er。
本发明对所述LF6铝合金的标准组分和含量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的国标中限定的LF6铝合金的标准组分和含量即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述LF6铝合金的标准组分和含量符合国标《GB/T 6892-2000》中的相关规定。
进一步的，本发明所述LF6铝合金的标准组分和含量中，所述Mg的质量含量优选为5.8％～6.8％，更优选为6.0％～6.6％，更优选为6.2％～6.4％。所述Mn的质量含量优选为0.5％～0.8％，更优选为0.55％～0.75％，更优选为0.6％～0.7％。所述Ti的质量含量优选为0.02％～0.10％，更优选为0.03％～0.09％，更优选为0.04％～0.08％，更优选为0.05％～0.07％。所述Be的质量含量优选为0.0001％～0.005％，更优选为0.0005％～0.0045％，更优选为0.001％～0.004％，更优选为0.003％～0.003％。作为LF6铝合金的杂质中，所述Si的质量含量优选≤0.40％，可以为0.1％～0.4％，可以为0.15％～0.35％，也可以为0.2％～0.3％。所述Fe的质量含量优选≤0.40％，可以为0.1％～0.4％，可以为0.15％～0.35％，也可以为0.2％～0.3％。所述Cu的质量含量优选≤0.10％，可以为0.01％～0.1％，可以为0.03％～0.08％，也可以为0.05％～0.06％。所述Zn的质量含量优选≤0.20％，可以为0.01％～0.2％，可以为0.05％～0.18％，可以为0.08％～0.15％，也可以为0.1％～0.12％。在本发明中所述LF6铝合金也可以包含其他杂质元素，其单个含量优选小于等于0.05％，总体含量优选小于等于0.15％，更优选小于等于0.1％。
本发明对所述杂质含量的定义和具体范围没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规铝合金中杂质含量的定义和范围即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述杂质含量优选为小于等于0.05％，即所述Zr的含量优选大于零且小于等于0.05％，更优选为0.005％～0.045％，更优选为0.01％～0.04％，更优选为0.015％～0.035％，更优选为0.02％～0.03％。所述Sc和/或Er的含量，可以为Sc或Er的单一含量，或是Sc和Er的整体含量，优选大于零且小于等于0.05％，更优选为0.005％～0.045％，更优选为0.01％～0.04％，更优选为0.015％～0.035％，更优选为0.02％～0.03％。
本发明还提供了一种LF6铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述步骤任意一项所述的改进的LF6铝合金的原料铸锭经过均匀化处理后，再经过挤压，得到消除了粗晶环的LF6铝合金。
本发明对上述制备过程中所需原料铸锭中成分的选择和比例，以及相应的优选原则，与前述改进的LF6铝合金中所对应原料的选择和比例，以及相应的优选原则均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明对原料铸锭的制备过程和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金原料铸锭的制备过程和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整。
本发明对均匀化处理的过程和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金原料铸锭的均匀化退火处理的过程和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步配合组成比例上的改进，消除挤压过程中存在的粗晶环缺陷，所述均匀化处理优选为低温均匀化处理。
本发明对低温均匀化处理的过程和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规铝合金原料铸锭或LF6铝合金原料铸锭的低温均匀化处理的过程和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，
本发明对挤压的过程和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金原料铸锭的挤压处理的过程和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步配合组成比例上的改进，消除挤压过程中存在的粗晶环缺陷，所述挤压的温度优选为410～430℃，更优选为412～428℃，更优选为415～425℃，更优选为417～423℃。本发明所述挤压的速度优选为0.8～1.5m/min，更优选为0.9～1.4m/min，更优选为1.0～1.3m/min，更优选为1.1～1.2m/min。所述挤压的挤压比优选为10～16，更优选为11～15，更优选为12～14，具体可以为11～13。
本发明上述步骤得到了消除了粗晶环的LF6铝合金，本发明对所述LF6铝合金的形态没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金的形态即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步细化和完整工艺，保证挤压粗晶环能够得到消除，所述LF6铝合金优选为LF6铝合金棒材，更优选为小规格LF6铝合金棒材。
本发明对所述LF6铝合金的尺寸没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金的尺寸即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步细化和完整工艺，保证挤压粗晶环能够得到消除，提高本发明的技术难度，本发明所述LF6铝合金优选为小规格LF6铝合金。所述LF6铝合金的直径优选为小于等于40mm，更优选为更优选为更优选为具体可以为
本发明对所述LF6铝合金的状态没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规LF6铝合金的状态即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步细化和完整工艺，保证挤压粗晶环能够得到消除，提高本发明的技术难度，本发明所述LF6铝合金的状态优选为H112状态的LF6铝合金。
本发明上述步骤提供了一种改进的LF6铝合金及消除小规格LF6铝合金挤压棒材粗晶环的方法，本发明特别从再结晶温度方面入手，认为LF6铝合金的再结晶温度低，易出现晶粒长大，导致粗晶，而本发明提高了LF6铝合金的再结晶温度，抑制再结晶晶粒长大，消除粗晶。本发明在不影响LF6合金成分标准的情况下，合理的在LF6中添加杂质含量的Zr和Sc元素进行微合金化，并辅以相应的加工技术，提高LF6合金再结晶温度，抑制再结晶晶粒长大，达到消除LF6合金小规格挤压棒材粗晶的目的，提高产品成品率和生产效率。
实验结果表明，经过多批次实际生产，本发明制备的LF6铝合金可以完全消除小规格挤压棒材粗晶环。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种LF6铝合金以及LF6铝合金的制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
按改进的LF6铝合金化学成分进行配料，按常规铸造工艺熔炼铸造出Φ162mm的铸棒，改进后的LF6铝合金实际组分为(单位：Wt％)：
Mg：6.2％；
Mn：0.6％；
Ti：0.08％；
Be：0.004％；
Si：0.10％；
Fe：0.10％；
Cu：0.02％；
Zn：0.02％；
Zr：0.03％；
Sc：0.03％；
余量的铝。
铸棒经低温均匀化处理后，车皮加工成Φ157mm x 500mm的挤压坯料，之后进行挤压成Φ25mm的棒材，挤压工艺为：棒温410～430℃，模温420～450℃，挤压速度0.8～1.5m/min，挤压系数10～16。最后得到LF6铝合金挤压棒材。
对本发明实施例1制备的LF6铝合金挤压棒材，在棒材的尾端800mm处，按GB/T3246.2-2000取样及配置溶液，再进行检测分析。检测发现，不存在粗晶环。
参见图1，图1为本发明实施例1提供的LF6铝合金挤压棒材的外观照片。
参见图2，图2为现有工艺制备的形成粗晶组织缺陷的LF6铝合金挤压棒材的外观照片。
由图1和图2对比可知，现有工艺制备出来的LF6铝合金小规格棒材存在严重的粗晶环，改进后的LF6铝合金挤压棒材不存在粗晶环，也表明改进后的LF6合金能够消除粗晶环。
实施例2
按优化后的LF6铝合金化学成分进行配料，按常规铸造工艺熔炼铸造出Φ162mm的铸棒，优化后的LF6铝合金实际组分为(单位：Wt％)：
Mg：6.18％；
Mn：0.6％；
Ti：0.08％；
Be：0.003％；
Si：0.10％；
Fe：0.10％；
Cu：0.02％；
Zn：0.02％；
Zr：0.03％；
Er：0.03％；
余量的铝。
铸棒经低温均匀化处理后，车皮加工成Φ157mm x 450mm的挤压坯料，之后进行挤压成Φ30mm的棒材，挤压工艺为：棒温410～430℃，模温420～450℃，挤压速度0.8～1.5m/min，挤压系数10～16。最后得到LF6铝合金挤压棒材。
对本发明实施例2制备的LF6铝合金挤压棒材，在棒材的尾端800mm处，按GB/T3246.2-2000取样及配置溶液，再进行检测分析。检测发现，不存在粗晶环。
与现有工艺制备出来的LF6铝合金Φ30mm棒材存在粗晶环相比，优化后的LF6铝合金挤压棒材不存在粗晶环，也表明优化后的LF6合金能够消除粗晶环。
对比例1
按优化后的LF6铝合金化学成分进行配料，按常规铸造工艺熔炼铸造出Φ162mm的铸棒，优化后的LF6铝合金实际组分为(单位：Wt％)：
Mg：6.22％；
Mn：0.6％；
Ti：0.08％；
Be：0.003％；
Si：0.10％；
Fe：0.11％；
Cu[：0.02％；
Zn：0.02％；
Zr：0.03％；
余量的铝。
铸棒经低温均匀化处理后，车皮加工成Φ157mm x 500mm的挤压坯料，之后进行挤压成Φ25mm的棒材，挤压工艺为：棒温410～430℃，模温420～450℃，挤压速度0.8～1.5m/min，挤压系数10～16。最后得到LF6铝合金挤压棒材。
对本发明实施例3制备的LF6铝合金挤压棒材，在棒材的尾端800mm处，按GB/T3246.2-2000取样及配置溶液，再进行检测分析。检测发现，仍然存在粗晶环。
对比本发明实例1、2和对比例1可知，单独添加Zr进行改进LF6铝合金不能消除小规格挤压棒材粗晶环，复合添加Zr、Er和/或Sc进行改进的LF6铝合金能够消除小规格挤压棒材粗晶环。
以上对本发明提供的一种改进的LF6铝合金及消除小规格LF6铝合金挤压粗晶环的方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种改进的LF6铝合金，其特征在于，包括LF6铝合金的标准组分和含量、杂质含量的Zr和杂质含量的Sc和/或Er。
2.根据权利要求1所述的改进的LF6铝合金，其特征在于，所述杂质含量为小于等于0.05％。
3.根据权利要求1所述的改进的LF6铝合金，其特征在于，所述Zr的含量为大于零且小于等于0.05％；
所述Sc和/或Er的含量为大于零且小于等于0.05％。
4.根据权利要求1所述的改进的LF6铝合金，其特征在于，所述LF6铝合金的标准组分和质量含量为：
Mg：5.8％～6.8％；
Mn：0.5％～0.8％；
Ti：0.02％～0.10％；
Be：0.0001％～0.005％；
Si：≤0.40％；
Fe：≤0.40％；
Cu：≤0.10％；
Zn：≤0.20％；
余量的铝。
5.一种LF6铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将权利要求1～4任意一项所述的改进的LF6铝合金的原料铸锭经过均匀化处理后，再经过挤压，得到消除了粗晶环的LF6铝合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理为低温均匀化处理；
所述LF6铝合金为LF6铝合金挤压棒材。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述LF6铝合金挤压棒材为小规格LF6铝合金挤压棒材。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述LF6铝合金的直径为小于等于40mm。
9.根据权利要求5～8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述LF6铝合金的状态为H112状态。
10.根据权利要求5～8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述挤压的温度为410～430℃；
所述挤压的速度为0.8～1.5m/min；
所述挤压的挤压比为10～16。
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