CN108265208A - 一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺 - Google Patents

一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝合金技术领域，且公开了一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，包括以下重量份数配比的原料(wt％)：包括以下重量份数配比的原料(wt％)：Mg：2.0‑4.0，Si：0.4‑0.8，Gu：0.4‑1.0，As：0.8‑1.0，Ti：0.2‑0.6，Mn：0.4‑1.0，Fe：1.0‑3.0，Cr：0.4‑0.6,Zn：0.4‑0.6,余量的铝及不可避免的杂质。该一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，通过加入Cr和Zn，Cr在均质化热处理时生成分散粒子，这些分散粒子具有妨碍再结晶后的晶界移动的效果，因此有着能够得到微细的晶粒的效果，确保了铝合金材料均匀融合，加强铝合金板的挤压成形性和卷边加工性，有效避免很多的意外事故发生造成人员的伤亡，有效的提升了铝合金异型型材的强度。

Description

一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体为一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺。
背景技术
铝是产量仅次于钢铁的第二大类金属材料，由于性能好，用途广，需量大，且回收成本低，被誉为“万能金属”，统计表明：我国现有124个产业中有113个行业使用铝制品，产业关联度高达91％，因而铝产业是国民经济持续发展的重要支柱性原材料产业之一。
近年来随着经济的快速发展，对合金材料的运用也是越来越多，铝合金的运用尤其的广泛，现在高铁动车上出现各种各样外观的铝合金材料，就目前的铝合金运用，人们更加看中铝合金强度，无论在工业中还是在日常的生活中，高强度铝合金异型型材都具备良好的实用性，有效避免高铁动车零件损伤，很大程度上降低了危险发生的几率。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，具备高强度的优点，解决了铝合金异型型材强度过低，容易造成高铁动车零件损伤的问题。
(二)技术方案
为实现上述高强度的目的，本发明提供如下技术方案：一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料(wt％)：Mg：2.0-4.0，Si：0.4-0.8，Gu：0.4-1.0，As：0.8-1.0，Ti：0.2-0.6，Mn：0.4-1.0，Fe：1.0-3.0，Cr：0.4-0.6,Zn：0.4-0.6,余量的铝及不可避免的杂质。
优选的，包括以下原料(wt％)：Mg：2.0，Si：0.4，Gu：0.4，As：0.8，Ti：0.2，Mn：0.4，Fe：1.0，Cr：0.4，Zn：0.4，余量的铝及不可避免的杂质。
优选的，包括以下原料(wt％)：Mg：3.0，Si：0.6，Gu：0.8，As：0.9，Ti：0.4，Mn：0.8，Fe：2.0，Cr：0.5,Zn：0.5,余量的铝及不可避免的杂质。
优选的，包括以下原料(wt％)：Mg：4.0，Si：0.8，Gu：1.0，As：1.0，Ti：0.6，Mn：1.0，Fe：3.0，Cr：0.6,Zn：0.6,余量的铝及不可避免的杂质。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，包括以下步骤：
1)先取Mg：2.0-4.0，Si：0.4-0.8，Gu：0.4-1.0，As：0.8-1.0，Ti：0.2-0.6，Mn：0.4-1.0，Fe：1.0-3.0，Cr：0.4-0.6,Zn：0.4-0.6,余量的铝及不可避免的杂质混合后放入熔炼炉中熔融铸造处理，铸造时熔融温度(约1200℃)到液相线温度的冷却速度低于110℃/min，收集铝合金铸块，备用；
2)取步骤1)中留作备用的铝合金铸块，实施均质化热处理，在400℃以下且400℃以上的低温下保持2～4小时后，以300℃/小时以上的速度加热到500℃以上的均质化温度，接着以600℃以上的温度进行均热处理，使铝合金元素和粗大的化合物充分固溶，收集铝合金铸块，备用；
3)取步骤2)中留作备用的铝合金铸块，实施固溶或淬火处理，固溶处理优选在700℃以上至熔点以下的温度范围进行，然后对铸块进行淬火处理，淬火处理分别选择使用喷雾、喷水和浸渍等的水冷方法，从而使冷却速度在30℃/秒以上急冷处理，收集铸块，备用；
4)取步骤3)留作备用的铸块，用连续式的热处理设备，以大约200℃/分的速度加热铸件，在到达400℃的固溶处理温度的时刻保持30秒，处理后的铸件冷却至常温，收集铸块，备用；
5)取步骤4)处理好的铸块，然后通过打磨机进行平整打磨，由此得到高强度铝合金异型型材。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，具备以下有益效果：
1、该高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，通过加入Cr和Zn，Cr在均质化热处理时生成分散粒子，这些分散粒子具有妨碍再结晶后的晶界移动的效果，因此有着能够得到微细的晶粒的效果，确保了铝合金材料均匀融合，加强铝合金板的挤压成形性和卷边加工性，融合材料会随着铝合金组织的晶粒微细而提高，有效避免很多的意外事故发生造成人员的伤亡，有效的提升了铝合金异型型材的强度。
2、该高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，通过选用Si和Mg，Si和Mg都在固溶强化和涂装烘烤处理等的所述低温下的人工时效处理时形成有助于强度提高的时效析出物，发挥时效硬化能力，使铝合金板兼具挤压成形性和卷边加工性等弯曲加工性，通过加入Mg，Mg在固溶强化和涂装烘烤处理等的所述人工时效处理时，与Si一起形成有助于强度提高的时效析出物，发挥时效硬化能力，另外，Mg是用于得到作为面板例如为180MPa以上的必要屈服强度的必须的元素，有效的提升了铝合金异型型材的强度。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
实施例一：
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，包括以下原料(wt％)：Mg：2.0，Si：0.4，Gu：0.4，As：0.8，Ti：0.2，Mn：0.4，Fe：1.0，Cr：0.4，Zn：0.4，余量的铝及不可避免的杂质。
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，包括以下步骤：
1)先取Mg：2.0，Si：0.4，Gu：0.4，As：0.8，Ti：0.2，Mn：0.4，Fe：1.0，Cr：0.4,Zn：0.4,余量的铝及不可避免的杂质混合后放入熔炼炉中熔融铸造处理，铸造时熔融温度(约1200℃)到液相线温度的冷却速度低于110℃/min，收集铝合金铸块，备用；
2)取步骤1)中留作备用的铝合金铸块，实施均质化热处理，在400℃以下且400℃以上的低温下保持2～4小时后，以300℃/小时以上的速度加热到500℃以上的均质化温度，接着以600℃以上的温度进行均热处理，使铝合金元素和粗大的化合物充分固溶，收集铝合金铸块，备用；
3)取步骤2)中留作备用的铝合金铸块，实施固溶或淬火处理，固溶处理优选在700℃以上至熔点以下的温度范围进行，然后对铸块进行淬火处理，淬火处理分别选择使用喷雾、喷水和浸渍等的水冷方法，从而使冷却速度在30℃/秒以上急冷处理，收集铸块，备用；
4)取步骤3)留作备用的铸块，用连续式的热处理设备，以大约200℃/分的速度加热铸件，在到达400℃的固溶处理温度的时刻保持30秒，处理后的铸件冷却至常温，收集铸块，备用；
5)取步骤4)处理好的铸块，然后通过打磨机进行平整打磨，由此得到高强度铝合金异型型材。
实施例二：
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，包括以下原料(wt％)：Mg：3.0，Si：0.6，Gu：0.8，As：0.9，Ti：0.4，Mn：0.8，Fe：2.0，Cr：0.5,Zn：0.5,余量的铝及不可避免的杂质。
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，包括以下步骤；
1)先取Mg：3.0，Si：0.6，Gu：0.8，As：0.9，Ti：0.4，Mn：0.8，Fe：2.0，Cr：0.5,Zn：0.5,余量的铝及不可避免的杂质混合后放入熔炼炉中熔融铸造处理，铸造时熔融温度(约1200℃)到液相线温度的冷却速度低于110℃/min，收集铝合金铸块，备用；
2)取步骤1)中留作备用的铝合金铸块，实施均质化热处理，在400℃以下且400℃以上的低温下保持2～4小时后，以300℃/小时以上的速度加热到500℃以上的均质化温度，接着以600℃以上的温度进行均热处理，使铝合金元素和粗大的化合物充分固溶，收集铝合金铸块，备用；
3)取步骤2)中留作备用的铝合金铸块，实施固溶或淬火处理，固溶处理优选在700℃以上至熔点以下的温度范围进行，然后对铸块进行淬火处理，淬火处理分别选择使用喷雾、喷水和浸渍等的水冷方法，从而使冷却速度在30℃/秒以上急冷处理，收集铸块，备用；
4)取步骤3)留作备用的铸块，用连续式的热处理设备，以大约200℃/分的速度加热铸件，在到达400℃的固溶处理温度的时刻保持30秒，处理后的铸件冷却至常温，收集铸块，备用；
5)取步骤4)处理好的铸块，然后通过打磨机进行平整打磨，由此得到高强度铝合金异型型材。
实施例三：
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，包括以下原料(wt％)：Mg：4.0，Si：0.8，Gu：1.0，As：1.0，Ti：0.6，Mn：1.0，Fe：3.0，Cr：0.6,Zn：0.6,余量的铝及不可避免的杂质。
1)先取Mg：4.0，Si：0.8，Gu：1.0，As：1.0，Ti：0.6，Mn：1.0，Fe：3.0，Cr：0.6,Zn：0.6,余量的铝及不可避免的杂质混合后放入熔炼炉中熔融铸造处理，铸造时熔融温度(约1200℃)到液相线温度的冷却速度低于110℃/min，收集铝合金铸块，备用；
2)取步骤1)中留作备用的铝合金铸块，实施均质化热处理，在400℃以下且400℃以上的低温下保持2～4小时后，以300℃/小时以上的速度加热到500℃以上的均质化温度，接着以600℃以上的温度进行均热处理，使铝合金元素和粗大的化合物充分固溶，收集铝合金铸块，备用；
3)取步骤2)中留作备用的铝合金铸块，实施固溶或淬火处理，固溶处理优选在700℃以上至熔点以下的温度范围进行，然后对铸块进行淬火处理，淬火处理分别选择使用喷雾、喷水和浸渍等的水冷方法，从而使冷却速度在30℃/秒以上急冷处理，收集铸块，备用；
4)取步骤3)留作备用的铸块，用连续式的热处理设备，以大约200℃/分的速度加热铸件，在到达400℃的固溶处理温度的时刻保持30秒，处理后的铸件冷却至常温，收集铸块，备用；
5)取步骤4)处理好的铸块，然后通过打磨机进行平整打磨，由此得到高强度铝合金异型型材。
一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，具备以下有益效果：
1、该高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，通过加入Cr和Zn，Cr在均质化热处理时生成分散粒子，这些分散粒子具有妨碍再结晶后的晶界移动的效果，因此有着能够得到微细的晶粒的效果，确保了铝合金材料均匀融合，加强铝合金板的挤压成形性和卷边加工性，融合材料会随着铝合金组织的晶粒微细而提高，有效避免很多的意外事故发生造成人员的伤亡，有效的提升了铝合金异型型材的强度。
2、该高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，通过选用Si和Mg，Si和Mg都在固溶强化和涂装烘烤处理等的所述低温下的人工时效处理时形成有助于强度提高的时效析出物，发挥时效硬化能力，使铝合金板兼具挤压成形性和卷边加工性等弯曲加工性，通过加入Mg，Mg在固溶强化和涂装烘烤处理等的所述人工时效处理时，与Si一起形成有助于强度提高的时效析出物，发挥时效硬化能力，另外，Mg是用于得到作为面板例如为180MPa以上的必要屈服强度的必须的元素，有效的提升了铝合金异型型材的强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料(wt％)：Mg：2.0-4.0，Si：0.4-0.8，Gu：0.4-1.0，As：0.8-1.0，Ti：0.2-0.6，Mn：0.4-1.0，Fe：1.0-3.0，Cr：0.4-0.6,Zn：0.4-0.6,余量的铝及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，其特征在于，包括以下原料(wt％)：Mg：2.0，Si：0.4，Gu：0.4，As：0.8，Ti：0.2，Mn：0.4，Fe：1.0，Cr：0.4，Zn：0.4，余量的铝及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，其特征在于，包括以下原料(wt％)：Mg：3.0，Si：0.6，Gu：0.8，As：0.9，Ti：0.4，Mn：0.8，Fe：2.0，Cr：0.5,Zn：0.5,余量的铝及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高铁动车用高强度铝合金异型型材，其特征在于，包括以下原料(wt％)：Mg：4.0，Si：0.8，Gu：1.0，As：1.0，Ti：0.6，Mn：1.0，Fe：3.0，Cr：0.6,Zn：0.6,余量的铝及不可避免的杂质。
5.一种高铁动车用高强度铝合金异型型材及其制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)先取Mg：2.0-4.0，Si：0.4-0.8，Gu：0.4-1.0，As：0.8-1.0，Ti：0.2-0.6，Mn：0.4-1.0，Fe：1.0-3.0，Cr：0.4-0.6,Zn：0.4-0.6,余量的铝及不可避免的杂质混合后放入熔炼炉中熔融铸造处理，铸造时熔融温度(约1200℃)到液相线温度的冷却速度低于110℃/min，收集铝合金铸块，备用；
2)取步骤1)中留作备用的铝合金铸块，实施均质化热处理，在400℃以下且400℃以上的低温下保持2～4小时后，以300℃/小时以上的速度加热到500℃以上的均质化温度，接着以600℃以上的温度进行均热处理，使铝合金元素和粗大的化合物充分固溶，收集铝合金铸块，备用；
3)取步骤2)中留作备用的铝合金铸块，实施固溶或淬火处理，固溶处理优选在700℃以上至熔点以下的温度范围进行，然后对铸块进行淬火处理，淬火处理分别选择使用喷雾、喷水和浸渍等的水冷方法，从而使冷却速度在30℃/秒以上急冷处理，收集铸块，备用；
4)取步骤3)留作备用的铸块，用连续式的热处理设备，以大约200℃/分的速度加热铸件，在到达400℃的固溶处理温度的时刻保持30秒，处理后的铸件冷却至常温，收集铸块，备用；
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