CN108220706B - 一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金 - Google Patents

一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.55‑0.60%、Fe：≤0.15%、Cu：≤0.03%、Mn：0.05‑0.10%、Mg：0.56‑0.60%、Zn：≤0.03%、Ti：0.01%‑0.03%、Cr：≤0.03%、V：0.05‑0.10%、余量为Al。本发明通过改善铝合金的化学成分制备得到具有较高抗拉强度、屈服强度和延伸率的的铝合金材料，采用本发明制备得到铝合金材料的挤压型材的压溃性能合格。

Description

一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金
技术领域
本发明涉及一种变形铝合金，特别涉及一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金。
背景技术
目前在可热处理强化的合金中，Al-Mg-Si系列铝合金是唯一没有应力腐蚀开裂倾向的合金。6008铝合金属于6系联合，是瑞士铝业协会在国际上注册的合金，是由6005A合金发展而来的，但性能比6005A优异，被欧洲铝业协会确定为“车体型材合金”，有良好的塑性及优良的挤压加工性能，可高速挤压成结构复杂、薄壁并中空的各种型材。目前，对6008压溃性能方面要求越来越高，迫使铝型材供应商不断更新生产工艺和改善合金化学成分。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，使采用本发明变形铝合金的挤压型材产品圧溃性能合格。
为了解决上述技术问题，本发明改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金各组分的重量百分比为：Si：0.55-0.60％、Fe：≤0.15％、Cu：≤0.03％、Mn：0.05-0.10％、Mg：0.56-0.60％、Zn：≤0.03％、Ti：0.01％-0.03％、Cr：≤0.03％、V：0.05-0.10％、余量为Al。
优选地，所述各组分的重量百分比为：Si：0.55％、Fe：0.10％、Cu：0.01％、Mn：0.10％、Mg：0.60％、Zn：0.01％、Ti：0.02％、Cr：0.01％、V：0.05％，余量为Al。
优选地，所述各组分的重量百分比为：Si：0.58％、Fe：0.10％、Cu：0.01％、Mn：0.08％、Mg：0.58％、Zn：0.01％、Ti：0.02％、Cr：0.01％、V：0.08％，余量为Al。
优选地，所述各组分的重量百分比为：Si：0.60％、Fe：0.10％、Cu：0.01％、Mn：0.10％、Mg：0.55％、Zn：0.01％、Ti：0.02％、Cr：0.01％、V：0.10％，余量为Al。
本发明控制Mg和Si的含量，保证有0.20％左右的Si过剩，过剩Si的存在有增加合金强度的作用，在人工时效时，可以补充强化合金的力学性能，还可以细化铝合金时效过程中的强化β相和Mg2Si相，有利于沉淀强化铝合金的抗拉强度。
本发明添加Mn，金属Mn与金属Al形成MnAl6金属化合物，在铝合金热挤压变形过程中，大分子团MnAl6增加了铝基体的变形抗力，金属Mn起到了钉扎的作用，使铝合金的不均匀变形程度降低。同时，在强大应力作用下，部分MnAl6以弥散质点状态析出并聚集在铝合金晶粒的晶界上，MnAl6弥散质点析出物对铝合金亚结构的多边化和稳定化起主要作用，使铝合金晶核形核率和长大速率都下降，而使铝合金再结晶温度提高，阻碍了铝合金晶粒的长大和聚集，从而增加了铝合金的抗拉强度。
本发明添加V，V在铝合金中除了以原子状态存在外，根据V加入量的不同，金属V与金属Al会形成VAl3初晶或VAl10等化合物，在铝合金铸造过程中V以过饱和固溶的形式固溶于α(Al)中，铝合金铸锭在均匀化的过程中，V会从固溶体α(Al)中析出，形成铝钒化合物弥散质点，当温度达到450～500℃时铝钒化合物析出量达最大值，然后当温度继续升高时，铝钒化合物析出量开始减少并产生聚集，这种现象是由于析出物反溶造成的。在生产中可以利用V的上述特性，采取相应的工艺，使其从固溶体中析出，弥散均匀地分布抑制铝合金挤压型材的再结晶过程，进而达到细化铝合金再结晶组织的目的。6008合金中加入适量V的目的是细化铝合金的铸造组织，提高铝合金再结晶温度及改变时效行为，可使铝合金挤压型材的再结晶晶粒得以细化，铝合金挤压型材的强度和韧性得以改善。
本发明的有益效果是：本发明通过改善铝合金中的化学组分的含量制备得到圧溃性能合格的铝合金材料，本发明铝合金化学组成中，有0.2％的过剩硅，过剩硅的存在增大了铝合金的强度和塑性；本发明中金属Mn与过剩硅协同作用使制备得到的铝合金的强度、塑性和冲击韧性得以改善；本发明铝合金化学组成中的金属钒的加入使铝合金的再结晶晶粒得以细化，铝合金的强度、韧性和塑性得以提高；本发明中弥散分布的铝锰化合物和铝钒化合物，有效抑制了铝合金晶粒的晶界迁移，改善了铝合金的力学性能；因此本发明铝合金材料具有较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，本发明铝合金挤压型材具有较好的压溃性能，使铝合金挤压型材在圧溃后，圧溃合格。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.55％；Fe：0.10％；Cu：0.01％；Mn：0.05％；Mg：0.60％；Zn：0.01％；Ti：0.02％；Cr：0.01％；V：0.05％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金1。
实施例2：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.58％；Fe：0.10％；Cu：0.01％；Mn：0.08％；Mg：0.58％；Zn：0.01％；Ti：0.02％；Cr：0.01％；V：0.08％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金2。
实施例3：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.60％；Fe：0.10％；Cu：0.01％；Mn：0.10％；Mg：0.55％；Zn：0.01％；Ti：0.02％；Cr：0.01％；V：0.10％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金3。
实施例4：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.58％；Fe：0.15％；Cu：0.01％；Mn：0.08％；Mg：0.56％；Zn：0.01％；Ti：0.01％；Cr：0.01％；V：0.09％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金4。
实施例5：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.60％；Fe：0.12％；Cu：0.01％；Mn：0.10％；Mg：0.56％；Zn：0.01％；Ti：0.03％；Cr：0.03％；V：0.08％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金5。
实施例6：
本实施例中改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金，各组分的重量百分比为：Si：0.58％；Fe：0.10％；Cu：0.03％；Mn：0.08％；Mg：0.56％；Zn：0.03％；Ti：0.02％；Cr：0.01％；V：0.08％；余量为Al；经熔炼、浇铸、均匀化处理和冷却后，得到铝合金6。
在本发明中，所述改善挤压型材圧溃性能用变形铝合金可以按照以下方法制备得到：
1、将铝液、铝硅合金、铝铜合金、锰剂、镁锭、铬剂、铝钒合金加入到熔炼炉内进行熔化，待炉膛温度达到1000℃后进行一次精炼作业，一次精炼作业的时间为0.5h。
2、精炼完成后进行成分分析，不合格进行调整，合格后待熔体温度达到740℃后进行转炉至保温炉。
3、在保温炉内进行二次精炼作业并静置，二次精炼作用的温度为740℃，二次精炼作业的时间为20min,静置时间为25min。
4、二次精炼作业结束后进行引流浇铸，经过在线细化、在线除气、在线过滤得到在线处理产物，然后将得到的在线处理产物进行铸造；本发明中在线细化采用铝钛硼丝；本发明中采用双转子除气精炼装置，所述除气精炼的用气流量为30L/min，所述除气精炼的温度为720℃，所述转子的转速为300rpm；本发明采用30目和50目双级过滤。
5、铸造完成后进行均质冷却包装，均质的温度为560℃，保温时间为7h，冷却的方式为风冷。
本发明采用万能试验机对每组实施例获得的铝合金和常规6008铝合金进行性能测试，性能测试结果见表1。
本发明按照《GB/T 6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法》对本发明实施例1-6得到的铝合金进行了探伤检测，结果表明，本发明实施例1-6提供的铝合金的探伤合格率为100％。
表1
Figure BDA0001537121630000051
从表1可以看出，本发明制备得到的铝合金具有较高的延伸率和较大的屈服强度，抗拉强度在220-250MPa之间，铝合金的圧溃性能合格；本发明铝合金延伸率的提高有利于提高铝合金型材的延展性和拉伸长度，抗拉强度和屈服强度的提高使铝合金在挤压成型时在挤压力作用下不能断裂，从而使采用本发明铝合金制备的挤压型材具有较好的圧溃性能。

Claims (4)

1.一种改善挤压型材压溃性能用变形铝合金，其特征在于：各组分的重量百分比为：Si：0.55-0.60%、Fe：≤0.15%、Cu：≤0.03%、Mn：0.05-0.10%、Mg：0.56-0.60%、Zn：≤0.03%、Ti：0.01%-0.03%、Cr：≤0.03%、V：0.05-0.10%、余量为Al；
其制备方法如下：
（1）将铝液、铝硅合金、铝铜合金、锰剂、镁锭、铬剂、铝钒合金加入到熔炼炉内进行熔化，待炉膛温度达到1000℃后进行一次精炼作业，一次精炼作业的时间为0.5h；
（2）精炼完成后进行成分分析，不合格进行调整，合格后待熔体温度达到740℃后进行转炉至保温炉；
（3）在保温炉内进行二次精炼作业并静置，二次精炼作业的温度为740℃，二次精炼作业的时间为20min,静置时间为25min；
（4）二次精炼作业结束后进行引流浇铸，经过在线细化、在线除气、在线过滤得到在线处理产物，然后将得到的在线处理产物进行铸造；在线细化采用铝钛硼丝；采用双转子除气精炼装置，所述除气精炼的用气流量为30L/min，所述除气精炼的温度为720℃，所述转子的转速为300rpm；采用30目和50目双级过滤；
（5）铸造完成后进行均质冷却包装，均质的温度为560℃，保温时间为7h，冷却的方式为风冷。
2.根据权利要求1所述的改善挤压型材压溃性能用变形铝合金，其特征在于：各组分的重量百分比为：Si：0.55%、Fe：0.10%、Cu：0.01%、Mn：0.10%、Mg：0.60%、Zn：0.01%、Ti：0.02%、Cr：0.01%、V：0.05%，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的改善挤压型材压溃性能用变形铝合金，其特征在于：各组分的重量百分比为：Si：0.58%、Fe：0.10%、Cu：0.01%、Mn：0.08%、Mg：0.58%、Zn：0.01%、Ti：0.02%、Cr：0.01%、V：0.08%，余量为Al。
4.根据权利要求1-3任一项所述的改善挤压型材压溃性能用变形铝合金，其特征在于：各组分的重量百分比为：Si：0.60%、Fe：0.10%、Cu：0.01%、Mn：0.10%、Mg：0.55%、Zn：0.01%、Ti：0.02%、Cr：0.01%、V：0.10%，余量为Al。
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