CN108642349A - 一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺 - Google Patents

一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺，涉及铝合金热挤压技术领域。一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，包括：对熔铸后的铸锭进行热处理，按重量百分比计，铸锭包括：Si0.05～0.1％，Fe0.05～0.1％，Cu2.20～2.30％，Mn0.05～0.1％，Mg2.0～2.1％，Cr0.01～0.03％，Zn8.1～8.2％，Ti0.01～0.1％，Zr0.12～0.2％，稀土La0.20～0.30％，余量的Al。通过合理配置成分，净化熔体，降低铝合金制作过程中的夹杂和含氢量，而且有利于细化晶粒。通过热处理，制得的铝合金型材具有高强度、高塑韧性及高抗剥落腐蚀性。

Description

一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺
技术领域
本发明涉及铝合金热挤压技术领域，且特别涉及一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。
7055铝合金具有较高的强度、良好的耐蚀性及较高的韧性等综合性能，被用于制备军用运输机及大型客机的上翼蒙皮、龙骨梁等关键承力构件。由于7055铝合金在挤压过程中塑性变形抗力大，材料成型困难，目前国内企业处于研发阶段，还未形成成熟的挤压加工技术，而且7055合金容易受到剥落腐蚀，严重影响其性能及使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，该工艺可控性强，可实现大规模加工。
本发明的另一目的在于提供上述高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，该铝合金型材具有较高的机械性能和高抗剥落腐蚀性能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，包括：对熔铸后的铸锭进行热处理，按重量百分比计，铸锭包括：Si 0.05～0.1％，Fe 0.05～0.1％，Cu 2.20～2.30％，Mn 0.05～0.1％，Mg 2.0～2.1％，Cr 0.01～0.03％，Zn 8.1～8.2％，Ti 0.01～0.1％，Zr 0.12～0.2％，稀土La 0.20～0.30％，余量的Al。
本发明提出一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，由上述高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺制作而成。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，通过合理配置成分，特别以Al-La中间合金形式添加的稀土La，可以净化熔体，降低铝合金制作过程中的夹杂和含氢量，而且有利于细化晶粒；采用多级均匀化退火工艺、固溶处理以及时效工艺，使其具有高强度及高塑韧性；优化挤压工艺参数，使高变形抗力7055合金能够正常挤压生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材及其加工工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，包括：配制熔铸的原料，按重量百分比计，使得原料包括：Si 0.05～0.1％，Fe 0.05～0.1％，Cu2.20～2.30％，Mn 0.05～0.1％，Mg 2.0～2.1％，Cr 0.01～0.03％，Zn 8.1～8.2％，Ti0.01～0.1％，Zr 0.12～0.2％，稀土La 0.20～0.30％，余量的Al。通过该原料加工后的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材成分含量即为上述成分和配比。高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材以Al-La中间合金形式添加的稀土La，可以净化熔体，降低铝合金制作过程中的夹杂和含氢量，同时有利于细化晶粒。
进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量百分比计，高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材包括：Si 0.06～0.09％，Fe 0.06～0.09％，Cu 2.20～2.30％，Mn 0.05～0.08％，Mg 2.0～2.1％，Cr 0.01～0.03％，Zn 8.1～8.2％，Ti 0.05～0.08％，Zr 0.15～0.18％，稀土La 0.22～0.28％，余量的Al。优选地，Si可以为0.07％、0.08％，Fe可以为0.07％、0.08％，Cu可以为2.22％、2.24％、2.27％、2.29％，Mn可以为0.06％、0.07％，Ti可以为0.06％、0.07％，Zr可以为0.16％、0.17％，稀土La可以为0.23％、0.24％、0.25％、0.27％。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在260～265℃的条件下均热2～4h，升温至465～470℃均热20～24h，再升温至470～475℃均热2～4h。上述均匀化处理可以减小或消除晶内偏析，使得均匀化的效果较好。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入挤压机中进行挤压。在本发明实施例中，采用11MN反向挤压机进行挤压。挤压机的挤压突破压力为8～9MN。在挤压的过程中，模具的加热温度为410～425℃，加热时间为5～7小时。挤压筒的加热温度为420～435℃，铝合金铸棒的加热温度为360～380℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.4～0.7m/min。优选地，模具的加热温度为415～420℃，加热时间为5.5～6.5小时。挤压筒的加热温度为425～430℃，铝合金铸棒的加热温度为365～375℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.4～0.7m/min。
将经过挤压的型材进行淬火处理和时效处理。在本发明中，将挤压后的型材在445～455℃的条件下处理20～30min，升温至460～465℃处理20～30min，再升温至475～480℃处理5～10min。优选地，将挤压后的型材在448～452℃的条件下处理25min，升温至460～465℃处理25min，再升温至475～480℃处理8min。
将经过淬火的型材在115～120℃的条件下时效处理2～4h，升温至150～160℃时效处理2～4h，再升温至60～70℃时效处理8～10h。优选地，将经过淬火的型材在116～119℃的条件下时效处理2.5～3.5h，升温至152～158℃时效处理2.5～3.5h，再升温至62～68℃时效处理8.5～9.5h。
该加工工艺采用多级均匀化退火工艺、固溶处理以及时效工艺，使制得的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材具有高强度及高塑韧性；通过优化挤压工艺参数，使高变形抗力7055合金能够正常挤压生产，提高加工效率，减少对设备的损坏。
本发明提供了一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，通过上述高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺制备而成。该高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的成分配制合理，采用的热处理方法使其具有高强度和高塑韧性，具有较好的机械性能和高抗剥落腐蚀性能。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，主要通过以下加工工艺制作而成：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.06％，Fe0.08％，Cu2.27％，Mn0.06％，Mg2.04％，Cr0.02％，Zn8.16％，Ti0.05％，Zr0.16％，稀土La0.24％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在260℃的条件下均热4h，升温至465℃均热22h，再升温至475℃均热2h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为8.5MN左右，其中模具的加热温度为415℃，加热时间为6小时，挤压筒的加热温度为425℃，铝合金铸棒的加热温度为360℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.6m/min。
将挤压后的型材在445℃的条件下处理25min，升温至465℃处理20min，再升温至478℃处理7min。
将经过淬火的型材在118℃的条件下时效处理2h，升温至155℃时效处理3h，再升温至65℃时效处理10h。
实施例2
本实施例提供了一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，主要通过以下加工工艺制作而成：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.08％，Cu2.24％，Mn0.06％，Mg2.16％，Cr0.02％，Zn8.12％，Ti0.05％，Zr0.19％，稀土La0.23％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在262℃的条件下均热3h，升温至468℃均热20h，再升温至473℃均热2h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为8.5MN左右，其中模具的加热温度为420℃，加热时间为6小时，挤压筒的加热温度为432℃，铝合金铸棒的加热温度为365℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.6m/min。
将挤压后的型材在450℃的条件下处理20min，升温至463℃处理25min，再升温至475℃处理7min。
将经过淬火的型材在115℃的条件下时效处理2h，升温至155℃时效处理3h，再升温至62℃时效处理10h。
实施例3
本实施例提供了一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，主要通过以下加工工艺制作而成：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.08％，Cu2.30％，Mn0.06％，Mg2.06％，Cr0.02％，Zn8.17％，Ti0.05％，Zr0.13％，稀土La 0.22％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在261℃的条件下均热2h，升温至469℃均热24h，再升温至470℃均热2h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为8.5MN左右，其中模具的加热温度为422℃，加热时间为5.5小时，挤压筒的加热温度为424℃，铝合金铸棒的加热温度为375℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.5m/min。
将挤压后的型材在446℃的条件下处理25min，升温至460℃处理28min，再升温至476℃处理5min。
将经过淬火的型材在117℃的条件下时效处理3h，升温至155℃时效处理3h，再升温至67℃时效处理9h。
实施例4
本实施例提供了一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，主要通过以下加工工艺制作而成：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.08％，Cu2.22％，Mn0.06％，Mg2.2％，Cr0.02％，Zn8.12％，Ti0.05％，Zr0.19％，稀土La0.23％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在263℃的条件下均热2h，升温至470℃均热21h，再升温至475℃均热3h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为8.5MN左右，其中模具的加热温度为418℃，加热时间为6.8小时，挤压筒的加热温度为434℃，铝合金铸棒的加热温度为380℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.45m/min。
将挤压后的型材在448℃的条件下处理27min，升温至464℃处理22min，再升温至478℃处理7min。
将经过淬火的型材在118℃的条件下时效处理3h，升温至158℃时效处理2h，再升温至62℃时效处理9h。
对比例1
本对比例提供了一种铝合金型材，主要通过以下加工工艺制作而成：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.08％，Cu2.22％，Mn0.06％，Mg2.2％，Cr0.02％，Zn8.12％，Ti0.05％，Zr0.19％，稀土La0.23％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行单级均匀化处理。将铸锭在465℃的条件下均热24h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为9.5MN左右，其中模具的加热温度为418℃，加热时间为6.8小时，挤压筒的加热温度为434℃，铝合金铸棒的加热温度为380℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.45m/min。
将挤压后的型材在452℃的条件下处理35min，升温至470℃处理35min。
将经过淬火的型材在118℃的条件下进行人工时效，时效处理时间为22h。
对比例2
本对比例提供了一种铝合金型材的加工工艺，包括：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.08％，Cu2.30％，Mn0.06％，Mg2.06％，Cr0.02％，Zn8.17％，Ti0.05％，Zr0.13％，稀土La0.22％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。将铸锭在261℃的条件下均热2h，升温至469℃均热24h，再升温至470℃均热2h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，其中模具的加热温度为445℃，加热时间为5.5小时，挤压筒的加热温度为424℃，铝合金铸棒的加热温度为425℃。
对比例3
本对比例提供了一种铝合金型材的加工工艺，包括：
制备高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的原料各组分含量为：Si0.08％，Fe0.12％，Cu2.45％，Mn0.06％，Mg2.08％，Cr0.02％，Zn7.9％，Ti0.05％，Zr0.1％，余量为Al。
将原料进行混合熔铸，再将熔铸后的铸锭进行多级均匀化处理。具体的，将铸锭在262℃的条件下均热3h，升温至468℃均热20h，再升温至473℃均热2h。
均匀化处理之后，将得到的铝合金铸锭送入11MN反向挤压机中进行挤压，挤压突破压力为8.5MN左右，其中模具的加热温度为420℃，加热时间为6小时，挤压筒的加热温度为432℃，铝合金铸棒的加热温度为365℃，铝合金铸棒的挤压速度为0.6m/min。
将挤压后的型材在450℃的条件下处理20min，升温至463℃处理25min，再升温至475℃处理7min。
将经过淬火的型材在115℃的条件下时效处理2h，升温至155℃时效处理3h，再升温至62℃时效处理10h。
对实施例1～4和对比例1～3提供的铝合金型材根据标准SAE-AMS-4336A进行性能检测，结果如表1。
表1检测结果
由于对比例2的挤压机突破压力为10.5MN，挤压机一直处于闷车状态，未正常出料，因此没有实验数据。由表1可知，实施例1～4提供的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的机械力学性能以及抗腐蚀性能均比对比例1和对比例3提供的铝合金型材好，说明本发明提供的加工工艺较为科学合理，该工艺通过合理配置成分，采用多级热处理工艺，制得具有超高性能高抗剥落腐蚀的铝合金型材。
以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

Claims (10)

1.一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，包括：对熔铸后的铸锭进行热处理，按重量百分比计，所述铸锭包括：Si 0.05～0.1％，Fe 0.05～0.1％，Cu2.20～2.30％，Mn 0.05～0.1％，Mg 2.0～2.1％，Cr 0.01～0.03％，Zn 8.1～8.2％，Ti0.01～0.1％，Zr 0.12～0.2％，稀土La 0.20～0.30％，余量的Al。
2.根据权利要求1所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，按重量百分比计，所述铸锭包括：所述Si 0.06～0.09％，所述Fe 0.06～0.09％，所述Cu2.20～2.30％，所述Mn 0.05～0.08％，所述Mg 2.0～2.1％，所述Cr 0.01～0.03％，所述Zn8.1～8.2％，所述Ti 0.05～0.08％，所述Zr 0.15～0.18％，所述稀土La 0.22～0.28％，余量的Al。
3.根据权利要求1所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，所述热处理包括：将经过均匀化处理的铝合金铸锭进行挤压，将挤压后的型材进行淬火处理和时效处理。
4.根据权利要求3所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，所述均匀化处理的方法包括：将所述铸锭在260～265℃的条件下均热2～4h，升温至465～470℃均热20～24h，再升温至470～475℃均热2～4h。
5.根据权利要求3所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，均匀化处理之后，将所述铝合金铸锭在挤压突破压力为8～9MN的条件下进行挤压。
6.根据权利要求5所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，在挤压的过程中，模具的加热温度为410～425℃，加热时间为5～7小时。
7.根据权利要求6所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，挤压的过程中，挤压筒的加热温度为420～435℃，铝合金铸棒的加热温度为360～380℃，所述铝合金铸棒的挤压速度为0.4～0.7m/min。
8.根据权利要求3所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，所述淬火处理包括：将挤压后的所述型材在445～455℃的条件下处理20～30min，升温至460～465℃处理20～30min，再升温至475～480℃处理5～10min。
9.根据权利要求3所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺，其特征在于，所述时效处理包括：将经过淬火的所述型材在115～120℃的条件下时效处理2～4h，升温至150～160℃时效处理2～4h，再升温至60～70℃时效处理8～10h。
10.一种高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材，其特征在于，由如权利要求1至9任一项所述的高性能、高抗剥落腐蚀铝合金型材的加工工艺制作而成。
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