CN108559893A - 一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺 - Google Patents

一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺，铝镁系铝合金铸锭的成分包括重量百分比介于0.4wt％‑0.7wt％之间的Si、重量百分比介于0.05wt％‑0.15wt％之间的Cu、重量百分比介于0.4wt％‑0.6wt％之间的Mn、重量百分比介于5.5wt％‑6.5wt％之间的Mg、重量百分比小于或等于0.3wt％的Fe、重量百分比小于或等于0.2wt％的Ti、重量百分比介于0.15wt％‑0.35wt％之间的Cr、重量百分比介于0.1wt％‑0.3wt％之间的Sc、重量百分比小于或等于0.05wt％的不可避免的杂质总和及余量为Al。铝镁系铝合金铸锭的制备工艺是先将其制备工具作预热及保温处理，并取其如上述成分的原料进行熔炼、精炼、静置、在线除气、双极过滤、热顶水平铸造处理、均匀化加热处理及自然冷却处理，得到具有高耐腐蚀性能的铝镁系铝合金铸锭。

Description

一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺
技术领域
本发明涉及铝合金领域，尤其涉及一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺。
背景技术
铝的密度约为钢的1/3，有着耐腐蚀性强、热稳定性好、可塑性好等优点，加上应用技术成熟，因此是汽车工业的理想金属材料，同时也是应用最广泛的轻量化材料，然随着汽车热交换系统对于材料的耐腐蚀性能的要求越来越高，其所应用的传统的铝合金在耐腐性能上已满足不了其应用要求。
发明内容
本发明实施例提供一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺，以解决传统的铝合金材料在耐腐性能上无法满足现在汽车热交换系统的应用要求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种铝镁系铝合金铸锭，其成分包括重量百分比介于0.4wt％-0.7wt％之间的Si、重量百分比介于0.05wt％-0.15wt％之间的Cu、重量百分比介于0.4wt％-0.6wt％之间的Mn、重量百分比介于5.5wt％-6.5wt％之间的Mg、重量百分比小于或等于0.3wt％的Fe、重量百分比小于或等于0.2wt％的Ti、重量百分比介于0.15wt％-0.35wt％之间的Cr、重量百分比介于0.1wt％-0.3wt％之间的Sc、重量百分比小于或等于0.05wt％的不可避免的杂质总和及余量为Al。
根据本申请的一实施方式，上述Si的重量百分比为0.52wt％，上述Cu的重量百分比为0.08wt％，上述Mn的重量百分比为0.5wt％，上述Mg的重量百分比为5.8wt％，上述Fe的重量百分比为0.17wt％，上述Ti的重量百分比为0.04wt％，上述Cr的重量百分比为0.20wt％，上述Sc的重量百分比为0.15wt％。
另外，本申请提供一种铝镁系铝合金的制备工艺，其步骤包括取如上述成分的铝镁系铝合金铸锭的原料，并对铝镁系铝合金铸锭的制备工艺的制备工具进行预热及保温处理，对原料进行熔炼处理，形成铝合金溶液，对铝合金溶液进行精炼处理，对经过精炼处理的铝合金溶液作静置处理，对经过静置处理的铝合金溶液进行在线除气及双极过滤处理，用热顶水平铸造工序对经过在线除气及双极过滤处理的铝合金溶液进行浇铸并形成铝合金锭，对铝合金锭进行均匀化加热处理，对经过均匀化加热处理的铝合金锭进行自然冷却处理，得到铝镁系铝合金铸锭。
根据本申请的一实施方式，上述铝镁系铝合金的制备工艺需预热的制备工具包括对流槽、除气箱、过滤箱及模盘。
根据本申请的一实施方式，上述熔炼处理的处理温度介于720℃-750℃之间。
根据本申请的一实施方式，上述精炼处理的处理温度介于730℃-740℃之间，处理时间为45min。
根据本申请的一实施方式，上述静置处理是将经过精炼处理的铝合金溶液静置20min。
根据本申请的一实施方式，上述浇铸的作业速度为60-80mm/min，冷却水流量为3500-4000L/min。
根据本申请的一实施方式，上述均匀化加热处理是加热铝合金锭至460℃-470℃的温度，并保温7h。
根据本申请的一实施方式，上述自然冷却处理是将经过均匀化加热处理的铝合金锭放置于室温环境下进行冷却。
本申请提供的铝镁硅系铝合金铸锭，其成分中的Sc对Al有较大的弥散强化作用，能够抑制甚至阻止Al的再结晶发生，起到强烈的细化晶粒的作用，能全面改善铝合金的组织和耐腐蚀性能。在其制备工艺中，先对制备工具进行预热及保温处理，再取铝镁系铝合金铸锭的原料进行熔炼、精炼、静置、在线除气、双极过滤、热顶水平铸造、均匀化加热及自然冷却处理，得到本申请的铝镁系铝合金铸锭，不仅克服了铝硅系合金强度偏低的缺点，还提高了其耐腐蚀性能的优点，达到了汽车热交换系统对其应用的铝合金材料在耐腐蚀性能上的要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本申请的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
本申请提供一种铝镁系铝合金铸锭，铝镁系铝合金铸锭的成分包括重量百分比介于0.4wt％-0.7wt％之间的Si、重量百分比介于0.05wt％-0.15wt％之间的Cu、重量百分比介于0.4wt％-0.6wt％之间的Mn、重量百分比介于5.5wt％-6.5wt％之间的Mg、重量百分比小于或等于0.3wt％的Fe、重量百分比小于或等于0.2wt％的Ti、重量百分比介于0.15wt％-0.35wt％之间的Cr、重量百分比介于0.1wt％-0.3wt％之间的Sc、重量百分比小于或等于0.05wt％的不可避免的杂质，其余为Al，其中Sc对Al有较大的弥散强化作用，能够抑制甚至阻止Al的再结晶发生，具体地，Al和Sc的相互作用具有共晶共格的特征，Al和Sc在制备过程中能相互反应生成的Al3Sc相，对位错以及亚晶有很大的钉扎作用，能够抑制甚至阻止晶粒的长大，即起到强烈的细化晶粒作用，到达全面改善铝合金的组织和耐腐蚀性能的效果。
请参阅图1，其是本申请的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺流程图，如图1所示，本申请的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺包括以下步骤，先执行步骤S10，取本申请的铝镁系铝合金铸锭的原料，并对制备工具进行预热及保温处理，本实施方式中，需要预热的制备工具包括对流槽、除气箱、过滤箱及模盘。
接着执行步骤S11，对本申请的铝镁系铝合金铸锭的原料进行熔炼处理，本实施方式中，将重量百分比为0.52wt％的Si、重量百分比为0.08wt％的Cu、重量百分比为0.5wt％的Mn、重量百分比为5.8wt％的Mg、重量百分比为0.17wt％的Fe、重量百分比为0.04wt％的Ti、重量百分比为0.20wt％的Cr、重量百分比为0.15wt％的Sc及其余为Al的原料装入熔炼炉内并加热至熔融状态，形成铝合金溶液，熔炼处理的加热温度介于720℃-750℃之间。
接着执行步骤S12，对铝合金溶液进行精炼处理，本实施方式中精炼处理的温度保持在730℃-740℃之间，精炼处理持续45min的时间。
再接着执行步骤S13，静置经过精炼处理的铝合金溶液，以减少其中的杂质和气体，本实施例中静置处理的时间为20min。
然后执行步骤S14，对经过静置处理的铝合金溶液进行在线除气和双极过滤处理，即用除气箱、过滤箱对静置后的铝合金溶液进行净化处理，以进一步降低其中的杂质和气体的含量。
然后再执行步骤S15，用热顶水平铸造工序对经过在线除气及双极过滤处理的铝合金溶液进行浇铸处理，即将经过在线除气及双极过滤处理的铝合金溶液浇铸至模盘形成铝合金锭，本实施方式中，浇铸的作业速度为60-80mm/min，冷却水流量为3500-4000L/min，形成的铝合金锭为直径254mm的圆状铝合金锭。
继续执行步骤S16，对铝合金锭进行均匀化加热处理，即将铝合金锭加热至高温后进行保温处理，以使得其中的枝晶组织、非平衡相共晶组织消除和回溶，本实施例中加热的温度介于460℃-470℃之间，保温时间为7h。
最后执行步骤S17，将经过均匀化加热处理的铝合金锭放置于室温环境下进行自然冷却处理，直至铝合金锭冷却至室温，以消除或者减少晶内偏析、消除内应力，从而使得到的铝镁系铝合金铸锭的热变形和冷变形能力得到提高。
本实施方式最后生产得到的铝镁系铝合金铸锭，其抗拉强度介于191.39MPa-202.20MPa之间、屈服强度介于82.20MPa-83.16MPa之间、延伸率介于32.0％-32.5％之间、晶间腐蚀深度介于59μm-96μm之间，相较于现有的铝合金，其具有更高的耐腐蚀性能。综上所述，本申请提供的一种铝镁系铝合金铸锭及其制备工艺，在其原料中的Sc和Al能够在制备过程中反应生成Al3Sc相，对位错及亚晶具有钉扎作用，能抑制甚至阻止晶粒的形成，晶粒细化能全面的改善铝合金的组织和耐腐蚀性能，在制备过程中形成的AlSc粒子能全面改善铝合金的组织和耐腐蚀性能，并在其制备工艺中，首先对制备工具分别进行烘烤预热，做到不同的制备工具的温度符合其对应的制备步骤的温度要求，并作保温处理，大幅度降低制备工具在温度方面对制备工艺的可能存在的负面影响，将原料以熔炼、精炼、静置、在线除气、双极过滤、热顶水平铸造、均匀化加热及自然冷却工艺进行处理，能使最终得到的铝镁系铝合金铸锭较传统的铝合金更能满足汽车热交换系统对其所应用的铝合金材料的高耐腐蚀性能的要求。
上述说明示出并描述了本发明的一实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝镁系铝合金铸锭，其特征在于，其成分包括：
重量百分比介于0.4wt％-0.7wt％之间的Si、重量百分比介于0.05wt％-0.15wt％之间的Cu、重量百分比介于0.4wt％-0.6wt％之间的Mn、重量百分比介于5.5wt％-6.5wt％之间的Mg、重量百分比小于或等于0.3wt％的Fe、重量百分比小于或等于0.2wt％的Ti、重量百分比介于0.15wt％-0.35wt％之间的Cr、重量百分比介于0.1wt％-0.3wt％之间的Sc、重量百分比小于或等于0.05wt％的不可避免的杂质总和及余量为Al。
2.根据权利要求1所述的铝镁系铝合金铸锭，其特征在于，所述Si的重量百分比为0.52wt％，所述Cu的重量百分比为0.08wt％，所述Mn的重量百分比为0.5wt％，所述Mg的重量百分比为5.8wt％，所述Fe的重量百分比为0.17wt％，所述Ti的重量百分比为0.04wt％，所述Cr的重量百分比为0.20wt％，所述Sc的重量百分比为15wt％。
3.一种铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，其步骤包括：
取如权利要求1或权利要求2所述的铝镁系铝合金铸锭的原料，并对所述铝镁系铝合金铸锭的制备工艺的制备工具进行预热及保温处理；
对所述原料进行熔炼处理，形成铝合金溶液；
对所述铝合金溶液进行精炼处理；
将经过所述精炼处理的所述铝合金溶液作静置处理；
对经过所述静置处理的所述铝合金溶液进行在线除气及双极过滤处理；
通过热顶水平铸造工序对经过所述在线除气及双极过滤处理的所述铝合金溶液进行浇铸以形成铝合金锭；
对所述铝合金锭进行均匀化加热处理；
对经过所述均匀化加热处理的所述铝合金锭进行自然冷却处理，得到所述铝镁系铝合金铸锭。
4.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述制备工具包括对流槽、除气箱、过滤箱及模盘。
5.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述熔炼处理的处理温度为720℃-750℃。
6.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述精炼处理的处理温度为730℃-740℃，处理时间为45min。
7.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述静置处理是将所述铝合金溶液置20min。
8.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述浇铸的作业速度为60-80mm/min，冷却水流量为3500-4000L/min。
9.如权利要求3所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述均匀化加热处理是加热所述铝合金锭至460℃-470℃，并保温7h。
10.权利要求9所述的铝镁系铝合金铸锭的制备工艺，其特征在于，所述自然冷却处理是将经过所述均匀化加热处理的所述铝合金锭放置于室温环境下进行冷却。
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