CN108220842B - 6061铝合金细晶材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种6061铝合金细晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取6061铝合金棒材，加热；(2)上机挤压：挤压温度为220‑370，挤压比为10‑30；(3)水冷至室温；(4)离线固溶处理：于480‑570℃下离线固溶处理，即得。本发明提供的制备方法可实现晶粒类型由纤维晶向再结晶的转变，形成细小的再结晶组织，细小的再结晶组织氧化后外观漂亮，力学性能优良。

Description

6061铝合金细晶材料的制备方法
技术领域
本发明属于铝合金材料及其制造领域，特别涉及一种6061铝合金细晶材料的制备方法。
背景技术
6061合金的主要合金元素是镁与硅，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性，在退火后仍能维持较好的操作性，且具有优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。因此，6061合金广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。
按照常规方法生产6061挤压材产品时，只能生产纤维晶组织或粗大的再结晶组织。而随着产品外观要求的不断提高，此两种组织所带来的外观及性能缺陷，已经无法被市场所接受。粗大的再结晶组织由于晶粒粗大，氧化后产品表面存在花斑现象，且力学性能较差。
因此，有必要提供一种力学性能好、且具有美感的细晶铝合金材料。
发明内容
基于此，针对上述问题，本发明提供了一种力学性能好、且具有美感的细晶铝合金材料。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种6061铝合金细晶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取6061铝合金棒材，加热；
(2)上机挤压：挤压温度为220-370，挤压比为10-30；
(3)水冷至室温；
(4)离线固溶处理，即得；
其中，所述6061铝合金棒材为：对原料加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气并过滤、半连续水冷铸造、均匀化处理及雾冷冷却，制备得到的6061铝合金棒材。
在其中一些实施例中，上述挤压温度为220-370℃。
在其中一些实施例中，上述挤压比为10-30。
在其中一些实施例中，上述离线固溶处理为：于480-570℃，保温1-2h。
在其中一些实施例中，上述制备方法还包括：于离线固溶处理后，进行人工时效处理。
在其中一些实施例中，人工时效处理为：于165-175℃下，保温6-8h。
本发明的目的还在于提供一种6061铝合金细晶材料，具体技术方案如下：
一种6061铝合金细晶材料，由上述制备方法制备得到。
本发明的目的还在于提供一种上述6061铝合金细晶材料的应用，具体技术方案如下：
上述6061铝合金细晶材料在制备装饰材料、建筑材料、汽车用铝、电子产品中的应用。
基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的发明人通过大量的创造性劳动，设计得到采用挤压与离线固溶相结合的工艺，合适的挤压温度、挤压比及离线固溶处理条件之间的合理设置与配合，通过设置较低的挤压温度，和较小的挤压比，使得产品挤压时能量少，无法再结晶，让挤出后产品内部保留了大量的位错和储能，从而使得在离线固溶时实现晶粒类型由纤维晶向再结晶的转变，形成细小的再结晶组织，细小的再结晶组织氧化后外观漂亮，并且由于细小的再结晶组织晶界多，变形抗力大，有细晶强化效果，力学性能优良。
本发明所述制备工艺通过离线固溶处理，采用简单易操作的步骤为晶体的形成提供足够的能量，实现了生产米重大、挤压比小，且力学性能优的6061铝合金细晶材料。另外，本发明的制备方法，通过离线固溶处理，消除了挤压时产生的合金棒材头中尾组织的不均匀性，使制备得到的6061细晶材料性能更稳定。
附图说明
图1为6061铝合金细晶材料制备的工艺流程图；
图2为6061铝合金挤压后的型材断面观察结果图；
图3为经实施例1工艺离线固溶后的铝合金细晶材料断面观察结果图；
图4为经对比例1工艺离线固溶后的铝合金材料断面观察结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种6061铝合金细晶材料的制备方法，下面结合具体实施例，阐述本发明。
实施例1-3、对比例1-3
本实施例1-3所述的一种6061铝合金细晶材料，选用原材料为外径为258mm的6061铝合金棒材，由铝合金工业上常规方法制备得到，即：对原料加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气并过滤、半连续水冷铸造、均匀化处理、雾冷冷却，即得。
上述作为原材料的铝合金棒材组分如表1所示，符合GB/T 3190-2008标准。
表1 6061铝合金棒材组分
经过验证可知，按照以上组分及方法制备得到的6061铝合金棒材的晶型为纤维晶，其典型的型材断面的观察结果如图2所示。
本发明所述的一种6061铝合金细晶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取6061铝合金棒材为原料，加热，上机挤压；
(2)水冷至室温；
(3)离线固溶固溶处理，即得。
上述制备方法中，实施例1-3及对比例1-3的具体工艺参数如表2所示。
表2 6061铝合金细晶材料的制备工艺参数
上述工艺制备得到的6061细晶材料，可根据需要进行时效处理。
将采用上述实施例、对比例所述工艺步骤，处理前后的合金产品，进行以下检测及试加工：
1、按照GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》进行晶粒组织检查。
2、按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》对产品进行力学性能测试；根据国家标准GB/T 6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》给出6061-T6的力学性能为标准。
实施例及对比例分别测得结果如表3所示，其中，晶粒组织检查采用OLYMPUS GX51金相显微镜，观察方向为从型材断面进行观察，即平行于挤压方向。其中，表2中Rm表示抗拉强度(σb/Mpa)；Rp0.2表示屈服强度(σ0.2/Mpa)，即非比例延伸率为0.2％时的延伸强度；A50mm表示断后延伸率(A50mm/％)，即标距在50mm时候的延伸率。
表3晶粒组织检查及力学性能测试结果
根据实验结果可知，本发明所述6061铝合金细晶材料的制备方法，采用挤压与离线固溶相结合的生产方式，实现6061铝合金的晶粒类型由纤维晶向细小再结晶的转变，最终形成细小的再结晶组织。细小的再结晶组织相对于挤压加工前的纤维晶组织，其力学性能较好。其中，实施例1的抗拉强度相对于对比例1提高了30-50Mpa，断后延伸率相对于对比例1提高了5％。通过本发明所述制备方法得到具有细小的再结晶组织的材料，氧化后外观漂亮，且力学性能优良，如实施例1制备得到的铝合金细晶材料的断面观察结果如图3所示；
而对比例1的挤压比较大，在挤压工序后形成粗晶，通过离线固溶处理后仍为粗晶，未能形成细小的再结晶，其抗拉强度、屈服强度和断后延伸率等力学性能欠佳，如对比例1制备得到的铝合金材料的断面观察结果如图4所示；对比例2挤压温度较大，在挤压后虽与实施例一样为纤维晶结构，但经离线固溶处理后，未能将纤维晶转化为细小再结晶，力学性能也欠佳；而对比例3的离线固溶处理步骤，温度偏低，合金的金相组织晶体类型也无法转化，同时，虽然对比例3所述合金材料的延伸率很高，但其抗拉强度、屈服强度很低，无法达到要求。因此，未采用本发明所述的合适的挤压温度、挤压比及离线固溶处理条件之间的合理设置与配合，无法则无法制备得到如本发明所述的美观、力学性能好的6061细晶材料。
经本发明所述的6061铝合金细晶材料的制备方法加工得到的铝合金，性能显著高于国家标准GB/T 6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》提供的6061的力学性能标准，其中，合金强度为国家标准的120％以上，断后延伸率为国家标准的160％以上。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种6061铝合金细晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取6061铝合金棒材，加热；
(2)上机挤压：挤压温度为220-370℃，挤压比为10-30；
(3)水冷至室温；
(4)离线固溶处理，即得；
其中，所述6061铝合金棒材为：对原料加温熔化、合金化、精炼、扒渣、静置、除气并过滤、半连续水冷铸造、均匀化处理及雾冷冷却，制备得到的6061铝合金棒材；
所述离线固溶处理为：于480-570℃，保温1-2h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述挤压温度为250-350℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离线固溶处理的温度为500-550℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述挤压温度为250℃，挤压比为10，离线固溶处理为：于500℃，保温2h；或，
所述挤压温度为250℃，挤压比为30，离线固溶处理为：于500℃，保温1h；或，
所述挤压温度为350℃，挤压比为10，离线固溶处理为：于550℃，保温2h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括：于所述离线固溶处理后，进行人工时效处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述人工时效处理为：于165-175℃下，保温6-8h。
7.一种6061铝合金细晶材料，其特征在于，由如权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。
8.如权利要求7所述的6061铝合金细晶材料在制备装饰材料、建筑材料、汽车用铝、电子产品中的应用。
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