CN109266885B - 一种含锶6063铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种含锶6063铝合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含锶6063铝合金的制备方法，包括：依次向铝熔液中添加铜、铝锰、铝硅中间合金，待加入的合金元素完全熔化后静置，之后将形成的第一熔液的温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，加入镁锭，待镁锭完全熔化后形成第二熔液，再向第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并使铝锶中间合金完全浸没于第二熔液内，之后通入高纯氮气进行精炼，其后静置，浇注得到6063铝合金棒；将所获6063铝合金铸棒进行均匀化处理，之后冷却；再挤压，挤出所需形状及尺寸的型材；将型材进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金。本发明在铝合金熔炼过程中加入铝锶中间合金，通过锶的变质原理和晶粒细化作用，提高铝合金的力学性能。

Description

一种含锶6063铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金，特别涉及一种含锶6063铝合金及其制备方法。
背景技术
采用传统元素配比生产的6063铝合金产品性能较低，不能满足汽车工业零部件性能的需求。铝合金主要应用于建筑型材，型材单价较低，企业通常通过扩大生产总量获利，从而造成了铝资源的浪费。
6063铝合金属于Al-Mg-Si系变形铝合金，由于具有较高的强度、良好的塑性和优良的耐蚀性，并可氧化着色等特点，广泛应用于门、窗、幕墙等建筑型材以及汽车、轮船等工业产品构件上。随着人们对节能环保问题的日益关注，使得汽车朝着轻量化方向发展，这对用作汽车结构件的Al-M-Si系合金的强度和塑性等提出了更高的要求，且自然时效的铝合金强度和硬度较低，不能满足车身力学性能要求，因此如何提高Al-Mg-Si系铝合金的强度，同时保持一定的塑性成为研究的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种含锶6063铝合金及其制备方法，从而克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种含锶6063铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)依次向铝熔液中添加铜、铝锰、铝硅中间合金，待加入的合金元素完全熔化后静置3～8min，之后将形成的第一熔液的温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，然后加入镁锭，待镁锭完全熔化后形成第二熔液，再向所述第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并使铝锶中间合金完全浸没于所述第二熔液内，保温10～20min后，通入高纯氮气进行精炼10～20min，其后静置10～20min，然后浇注得到6063铝合金棒；
(2)将所获的6063铝合金铸棒于540～560℃保温8～12h进行均匀化处理，之后冷却；
(3)将经过均匀化处理的6063铝合金棒加热至520～540℃后进行挤压，挤出所需形状及尺寸的型材；
(4)将所获的型材在185～195℃条件下保温4～8h进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金。
本发明实施例还提供了由前述方法制备得到的含锶6063铝合金。
较之现有技术，本发明的有益效果包括：本发明将金属锶引入到变形铝合金中，在铝合金熔炼过程中加入铝锶中间合金，通过锶的变质原理和晶粒细化作用，提高铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率，有效提高了铝合金的力学性能，能满足汽车和轮船的某些构建力学性能的要求，扩大铝合金产品应用领域，为生产铝合金的企业注入新的活力。并且，在较低的温度下加入镁锭和铝锶中间合金，减少了元素镁和锶的烧损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中6063铝合金铸态的金相图片；
图2是本发明实施例2中6063铝合金铸态的金相图片；
图3是本发明实施例3中6063铝合金铸态的金相图片；
图4是本发明实施例4中6063铝合金铸态的金相图片。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的是一种含锶6063铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)依次向铝熔液中添加铜、铝锰、铝硅中间合金，待加入的合金元素完全熔化后静置3～8min，之后将形成的第一熔液的温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，然后加入镁锭，待镁锭完全熔化后形成第二熔液，再向所述第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并使铝锶中间合金完全浸没于所述第二熔液内，保温10～20min后，通入高纯氮气进行精炼10～20min，其后静置10～20min，然后浇注得到6063铝合金棒；
(2)将所获的6063铝合金铸棒于540～560℃保温8～12h进行均匀化处理，之后冷却；
(3)将经过均匀化处理的6063铝合金棒加热至520～540℃后进行挤压，挤出所需形状及尺寸的型材；
(4)将所获的型材在185～195℃条件下保温4～8h进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金。
在一些实施方案中，步骤(1)包括：将铝锭置于熔炼设备中，加热到740～760℃，待完全熔化后，形成所述的铝熔液。
在一些实施方案中，步骤(1)包括：将所述镁锭、铝锶中间合金后依次加入熔液后，使形成的熔体温度保持在730℃～740℃。
在一些实施方案中，步骤(1)中所述镁锭是除去外层氧化皮的。
在一些实施方案中，所述镁锭的加料量比理论量多3～5％。
在一些实施方案中，所述含锶6063铝合金中锶含量为0.1～0.5wt％，其余合金元素含量为6063铝合金标准配比。
在一些实施方案中，步骤(1)包括：将所述镁锭加入第一熔液，并将所述镁锭压入第一熔液中下部，待镁锭完全熔化后，向形成的第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入第二熔液中下部。
在一些实施方案中，步骤(1)中所述高纯氮气中含有无钠精炼剂，且无钠精炼剂用量为3kg/T。
在一些实施方案中，步骤(3)包括：将挤出的型材依次进行冷却、矫直、切断，之后进行步骤(4)的操作。
在一些实施方案中，步骤(2)采用的冷却方式包括强迫风冷或喷水急冷。
在一些实施方案中，步骤(3)采用的冷却方式包括在线风淬或水雾联合冷却。
在一些具体的实施方案中，含锶6063铝合金的制备方法包括：
将铝锭置于熔炼设备中，加热到第一温度，待完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅合金元素；待加入的合金元素完全熔化后静置3～8分钟，将熔体温度降至730℃～740℃并保持温度恒定；
然后加入镁锭，并将镁锭压入铝液中下部；待镁锭完全熔化后加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入铝液中下部，保温10-20分钟；然后通入高纯氮气进行精炼10-20分钟，静置10-20分钟，之后浇注得到铝合金棒。
其中，熔炼设备为熔炼炉，第一温度为740～760℃；加入镁锭和铝锶中间合金后熔体温度保持在730℃～740℃，其中镁锭已除去外层氧化皮，锶含量为原料总质量的0.1～0.5％，其他合金元素含量为6063铝合金标准配比，镁锭加料量比理论量多3～5％。
作为本发明技术方案的另一个方面，其所涉及的是一种含锶6063铝合金，其由前述方法制备而成。
下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，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的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。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
实施例1
将铝锭置于熔炼炉中，加热到设定温度740℃；待铝锭完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅中间合金，加入合金元素完全熔化后静置3分钟，停止加热，将熔体温度降至735℃，保持温度恒定。然后加入除去氧化皮的镁锭，并将镁锭压入铝液中下部，加热保持熔体温度在735℃，待镁锭完全熔化后加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入铝液中下部，保温15分钟；然后通入含有无钠精炼剂的高纯氮气进行精炼，通气的时间为15分钟，静置15分钟，然后浇注得到6063铝合金棒。
制备得到的6063铝合金铸棒置于高温炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度560℃，保温8小时，采用出炉强迫风冷。将均匀化处理的6063铝合金棒加热至520℃后在挤压机上进行挤压，挤出所需形状及尺寸的型材，水雾联合冷却，冷却后对型材进行矫直、切断。将型材在195℃条件下保温8小时进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金产品。制备含锶6063铝合金的原料质量及力学性能如表1所示，6063铝合金铸态的金相图片如图1所示。
实施例2
将铝锭置于熔炼炉中，加热到设定温度760℃；待铝锭完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅中间合金，加入合金元素完全熔化后静置8分钟，停止加热，将熔体温度降至740℃，保持温度恒定。然后加入除去氧化皮的镁锭，并将镁锭压入铝液中下部，加热保持熔体温度在740℃，待镁锭完全熔化后加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入铝液中下部，保温20分钟；然后通入含有无钠精炼剂的高纯氮气进行精炼，通气的时间为10分钟，静置10分钟，然后浇注得到6063铝合金棒。
制备得到的6063铝合金铸棒置于高温炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度540℃，保温12小时，采用出炉强迫风冷。将均匀化处理的6063铝合金棒加热至540℃后在挤压机上进行挤压，挤出所需形状及尺寸的型材，在线风淬进行冷却，冷却后的对型材进行矫直、切断。将型材在185℃条件下保温4小时进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金产品。制备含锶6063铝合金的原料质量及力学性能如表1所示，6063铝合金铸态的金相图片如图2所不。
实施例3
将铝锭置于熔炼炉中，加热到设定温度750℃；待铝锭完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅中间合金，加入合金元素完全熔化后静置5分钟，停止加热，将熔体温度降至740℃，保持温度恒定。然后加入除去氧化皮的镁锭，并将镁锭压入铝液中下部，加热保持熔体温度在740℃，待镁锭完全熔化后加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入铝液中下部，保温20分钟；然后通入含有无钠精炼剂的高纯氮气进行精炼，通气的时间为10分钟，静置10分钟，然后浇注得到6063铝合金棒。
制备得到的6063铝合金铸棒置于高温炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度550℃，保温10小时，采用出炉强迫风冷。将均匀化处理的6063铝合金棒加热至530℃后在挤压机上进行挤压，挤出所需形状及尺寸0的型材，在线风淬进行冷却，冷却后的对型材进行矫直、切断。将型材在190℃条件下保温6小时进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金产品。制备含锶6063铝合金的原料质量及力学性能如表1所示，6063铝合金铸态的金相图片如图3所不。
实施例4
将铝锭置于熔炼炉中，加热到设定温度760℃；待铝锭完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅中间合金，加入合金元素完全熔化后静置6分钟，停止加热，将熔体温度降至730℃，保持温度恒定。然后加入除去氧化皮的镁锭，并将镁锭压入铝液中下部，加热保持熔体温度在730℃，待镁锭完全熔化后加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入铝液中下部，保温10分钟；然后通入含有无钠精炼剂的高纯氮气进行精炼，通气的时间为20分钟，静置20分钟，然后浇注得到6063铝合金棒。
制备得到的6063铝合金铸棒置于高温炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度540℃，保温8小时，采用出炉强迫风冷。将均匀化处理的6063铝合金棒加热至530℃后在挤压机上进行挤压，挤出所需形状及尺寸0的型材，在线风淬进行冷却，冷却后的对型材进行矫直、切断。将型材在190℃条件下保温6小时进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金产品。制备含锶6063铝合金的原料质量及力学性能如表1所示。6063铝合金铸态的金相图片如图4所示。
对照例1
将铝锭置于熔炼炉中，加热到设定温度760℃；待铝锭完全熔化后，依次向铝熔液中添加铜沫、铝锰、铝硅中间合金，加入合金元素完全熔化后静置8分钟，停止加热，将熔体温度降至740℃，保持温度恒定。然后加入除去氧化皮的镁锭，并将镁锭压入铝液中下部，加热保持熔体温度在730℃，待镁锭完全熔化，保温15分钟；然后通入含有无钠精炼剂的高纯氮气进行精炼，通气的时间为15分钟，静置15分钟，然后浇注得到6063铝合金棒。
制备得到的6063铝合金铸棒置于高温炉中进行均匀化处理，均匀化处理的温度540℃，保温8小时，采用出炉强迫风冷。将均匀化处理的6063铝合金棒加热至530℃后在挤压机上进行挤压，挤出所需形状及尺寸0的型材，在线风淬进行冷却，冷却后的对型材进行矫直、切断。将型材在190℃条件下保温6小时进行时效固溶处理，得到含锶6063铝合金产品。制备含锶6063铝合金的原料质量及力学性能如表1所示。
表1原料质量及力学性能
本发明实施例1-4中的含锶6063铝合金，其抗拉强度、屈服强度和伸长率均较高，力学性能优异。
此外，本案发明人还参照实施例1-4的方式，以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验，同样可制备出力学性能优异的含锶6063铝合金。
需要说明的是，在本文中，在一般情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的步骤、过程、方法或者实验设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，以上较佳实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式，但凡本领域技术人员因本发明所涉及之技术启示，而采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种含锶6063铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）依次向铝熔液中添加铜、铝锰、铝硅中间合金，待加入的合金元素完全熔化后静置3～8min，之后将形成的第一熔液的温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，然后加入镁锭，待镁锭完全熔化后形成第二熔液，再向所述第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并使铝锶中间合金完全浸没于所述第二熔液内，保温10～20min后，通入高纯氮气进行精炼10～20min，其后静置10～20min，然后浇注得到6063铝合金棒；
（2）将所获的6063铝合金铸棒于540～560℃保温8～12h进行均匀化处理，之后冷却；
（3）将经过均匀化处理的6063铝合金棒加热至520～540℃后进行挤压, 挤出所需形状及尺寸的型材；
（4）将所获的型材在185～195℃条件下保温4～8h进行时效固溶处理,得到含锶6063铝合金，所述含锶6063铝合金中锶含量为0.1～0.5wt%，其余合金元素含量为6063铝合金标准配比。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）包括：将铝锭置于熔炼设备中,加热到740～760℃，待完全熔化后，形成所述的铝熔液。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）包括：将所述镁锭、铝锶中间合金后依次加入熔液后，使形成的熔体温度保持在730℃～740℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述镁锭是除去外层氧化皮的。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述镁锭的加料量比理论量多3～5%。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）包括：将所述镁锭加入第一熔液，并将所述镁锭压入第一熔液中下部，待镁锭完全熔化后，向形成的第二熔液内加入变质剂铝锶中间合金，并将铝锶中间合金压入第二熔液中下部。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述高纯氮气中含有无钠精炼剂，且无钠精炼剂用量为3kg/T。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）包括：将挤出的型材依次进行冷却、矫直、切断，之后进行步骤（4）的操作。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）采用的冷却方式包括强迫风冷或喷水急冷。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）采用的冷却方式包括在线风淬或水雾联合冷却。
11.由权利要求1-10中任一项所述的方法制备得到的含锶6063铝合金。
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