CN108977705A - 一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中强Al‑Mg‑Mn‑Si合金板材的制备方法，包含以下操作步骤：(1)配料：按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.6‑1.1％，Mg＝0.9‑1.2％，Cu＝0.05‑0.3％，Fe＝0.5‑0.9％，Mn＝0.6‑1.0％，0.01≤Ti≤0.10％，Zn≤0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；(2)熔炼；(3)精炼；(4)半连续铸造；(5)时效，即得产品。本发明方法生产难度低、高效、产品稳定，保证材料相当塑性的同时，进一步提高材料的强度，达到减重的效果。

Description

一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金板材的制备方法，特别涉及一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法。
背景技术
目前常用的建筑用铝合金材料和常规交通工业铝合金材料的强度相对不高，且铝材的强度高的同时塑性并不理想，然后从绿色发展和地球环保的角度考虑，在保证塑性的同时，提高材料的强度可以有效的减少材料的使用量，起到节能减排的作用，对建筑行业和交通行业的绿色发展有一定的作用。目前常用的建筑用铝合金材料和常规交通工业铝合金材料的强度相对不高，且铝材的强度高的同时塑性并不理想。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明针对上述技术问题，发明一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，旨在得到一种更高强度、生产难度低、高效、产品稳定的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，包含以下操作步骤：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材由以下元素成分制成：Si＝0.6-1.1％，Mg＝0.9-1.2％，Cu＝0.05-0.3％，Fe＝0.5-0.9％，Mn＝0.6-1.0％，0.01≤Ti≤0.10％，Zn≤0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金投入熔炼炉中进行熔炼，充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体转入保温炉中进行精炼，即向铝熔体中通入混合气体进行精炼，在线除气、除渣，即在除气装置中通入混合气体进行除气，过滤装置使用30～50ppi过滤板进行过滤除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出铝合金铸锭，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，即进行铝合金轧、拉、挤、锻加工，加工后再进行固溶热处理，淬火，淬火后的材料进行拉伸或辊矫，拉伸或辊矫视材料的形状而定，材料变性严重时需要同时通过拉伸和辊矫进行矫正，变性不严重时，仅通过拉伸或者仅通过辊矫就能够矫正；
(5)时效：将步骤(4)拉伸或辊矫后所得材料在100～200℃进行人工时效，时效时间≤30小时，即得产品。
优选的是，步骤(2)中熔炼保温温度为720～800℃，熔炼时间≤8小时。
优选的是，步骤(3)中所述的精炼温度为710～760℃，精炼时间≤1.5小时。
优选的是，步骤(3)中所述的混合气体为氯气和氩气混合所得气体，二者混合体积比氯气：氩气≤1:4；除气装置中的混合气体与精炼中混合气体相同。
优选的是，步骤(4)中铸造温度为680～715℃，冷却水流量为80～350m3/hr。
优选的是，步骤(4)中所述的淬火为采用水冷、水雾冷、风冷、空冷中的一种或多种冷却方式混合进行淬火。
优选的是，步骤(4)中所述的固溶热处理温度为500～570℃，固溶热处理时间不超过5小时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明方法通过对合金成分的优化，使得后续生产过程中能够得到一种强度更高、塑像更好、加工性能更优的中强Al-Mg-Mn-Si合金板材；进一步的本发明方法生产难度低、高效、产品稳定，保证材料相当塑性的同时，进一步提高材料的强度，达到减重的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.6％，Mg＝0.9％，Cu＝0.05％，Fe＝0.5％，Mn＝0.6％，Ti＝0.02％，Zn＝0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金投入熔炼炉中进行熔炼，充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为760℃，熔炼时间7小时，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体转入保温炉中进行精炼，即向铝熔体中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:4)，精炼温度为740℃，精炼时间1小时，然后在线除气、除渣，即在除气装置中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:4)进行除气，过滤装置使用30ppi过滤板进行过滤除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出520×1620的铝合金铸锭，铸造温度为700±10℃，冷却水流量为150m3/hr，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，即进行铝合金轧、拉、挤、锻加工，经过轧制加工成厚度6mm的铝合金板材，加工后再进行535℃固溶热处理，固溶热处理时间1小时，采用水雾冷进行淬火，淬火后的材料进行拉伸；
(5)时效：将步骤(4)拉伸后所得材料在170℃进行人工时效，时效时间16小时，即得产品。
实施例2
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝1.1％，Mg＝1.2％，Cu＝0.3％，Fe＝0.5％，Mn＝1.0％，Ti＝0.02％，Zn＝0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
其余步骤与实施例1完全相同，得到产品。
实施例3
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.8％，Mg＝1.0％，Cu＝0.2％，Fe＝0.9％，Mn＝0.8％，Ti＝0.03％，Zn＝0.3％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
其余步骤与实施例1完全相同，得到产品。
实施例4
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.6％，Mg＝1.2％，Cu＝0.05％，Fe＝0.9％，Mn＝0.8％，Ti＝0.02％，Zn＝0.01％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
其余步骤与实施例1完全相同，得到产品。
实施例5
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝1.1％，Mg＝1.2％，Cu＝0.3％，Fe＝0.5％，Mn＝1.0％，Ti＝0.02％，Zn＝0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金投入熔炼炉中进行熔炼，充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为720℃，熔炼时间8小时，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体转入保温炉中进行精炼，即向铝熔体中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:5)，精炼温度为710℃，精炼时间1.5小时，然后在线除气、除渣，即在除气装置中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:5)进行除气，过滤装置使用40ppi过滤板进行过滤除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出520×1620的铝合金铸锭，铸造温度为690±10℃，冷却水流量为80m3/hr，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，即进行铝合金轧、拉、挤、锻加工，经过轧制加工成厚度6mm的铝合金板材，加工后再进行500℃固溶热处理，固溶热处理时间1小时，采用空冷进行淬火，淬火后的材料进行辊矫；
(5)时效：将步骤(4)辊矫后所得材料在100℃进行人工时效，时效时间30小时，即得产品。
实施例6
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.8％，Mg＝1.0％，Cu＝0.2％，Fe＝0.9％，Mn＝0.8％，Ti＝0.03％，Zn＝0.3％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金投入熔炼炉中进行熔炼，充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为800℃，熔炼时间6小时，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体转入保温炉中进行精炼，即向铝熔体中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:7)，精炼温度为760℃，精炼时间1小时，然后在线除气、除渣，即在除气装置中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:7)进行除气，过滤装置使用50ppi过滤板进行过滤除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出520×1620的铝合金铸锭，铸造温度为705±10℃，冷却水流量为350m3/hr，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，即进行铝合金轧、拉、挤、锻加工，经过轧制加工成厚度6mm的铝合金板材，加工后再进行570℃固溶热处理，固溶热处理时间1小时，采用风冷进行淬火，淬火后的材料进行拉伸和辊矫；
(5)时效：将步骤(4)拉伸和辊矫后所得材料在200℃进行人工时效，时效时间12小时，即得产品。
实施例7
一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，操作步骤如下：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材按质量百分比由以下元素成分制成：Si＝0.6％，Mg＝1.2％，Cu＝0.05％，Fe＝0.9％，Mn＝0.8％，Ti＝0.02％，Zn＝0.01％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金投入熔炼炉中进行熔炼，充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为780℃，熔炼时间6小时，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体转入保温炉中进行精炼，即向铝熔体中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:10)，精炼温度为745℃，精炼时间1.5小时，然后在线除气、除渣，即在除气装置中通入氯气和氩气混合气体(二者混合体积比氯气：氩气＝1:10)进行除气，过滤装置使用35ppi过滤板进行过滤除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出520×1620的铝合金铸锭，铸造温度为700±10℃，冷却水流量为250m3/hr，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，即进行铝合金轧、拉、挤、锻加工，经过轧制加工成厚度6mm的铝合金板材，加工后再进行550℃固溶热处理，固溶热处理时间1小时，采用水冷进行淬火，淬火后的材料进行拉伸；
(5)时效：将步骤(4)拉伸后所得材料在150℃进行人工时效，时效时间18小时，即得产品。
将实施例1～4制备所得产品，进行强度检测，测定结果如表1所示：
表1
合金 Rp0.2(MPa) Rm(MPa) A％
实施例1 280 320 19
实施例2 354 385 15
实施例3 311 338 18
实施例4 300 335 16
从表1中可以看出，本发明限定的铝合金经过熔铸、加工、固溶淬火、时效后，能够获得较好的力学性能，是一种可热处理强化变形铝合金。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种中强Al-Mg-Mn-Si合金板材的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：
(1)配料：按质量百分数计，中强Al-Mg-Mn-Si合金板材由以下元素成分制成：Si＝0.6-1.1％，Mg＝0.9-1.2％，Cu＝0.05-0.3％，Fe＝0.5-0.9％，Mn＝0.6-1.0％，0.01≤Ti≤0.10％，Zn≤0.4％，余量为Al以及含有下述一种或一种以上的元素：Cr≤0.2％、V≤0.05％、Hf≤0.5％、Sc≤0.25％、Ag≤1.0％、Zr≤0.2％；
(2)熔炼：按步骤(1)计算好的各元素的量取铝锭、中间合金进行熔炼，得到铝熔体；
(3)精炼：将步骤(2)所得铝熔体进行精炼，在线除气、除渣；
(4)半连续铸造：采用直接水冷半连续铸造，生产出铝合金铸锭，铸锭经车皮、铣面、锯切之后进行加工，加工后再进行固溶热处理，淬火，淬火后的材料进行拉伸或辊矫；
(5)时效：将步骤(4)拉伸或辊矫后所得材料在100～200℃进行人工时效，时效时间≤30小时，即得产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中熔炼保温温度为720～800℃，熔炼时间≤8小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的精炼温度为710～760℃，精炼时间≤1.5小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的混合气体为氯气和氩气混合所得气体，二者混合体积比氯气：氩气≤1:4。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中铸造温度为680～715℃，冷却水流量为80～350m3/hr。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的淬火为采用水冷、水雾冷、风冷、空冷中的一种或多种冷却方式混合进行淬火。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的固溶热处理温度为500～570℃，固溶热处理时间不超过5小时。
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