CN109338174A - 一种铝合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种航空装饰用铝合金材料的制备方法。一种铝合金材料的制备方法，先熔铸铝合金铸锭，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：Si 1.0～1.4、Fe 0.10～0.30、Mg 0.40～0.80、Cu 0.10～0.30、Ti 0.04～0.08、Mn 0.20～0.60、Cr 0.06～0.10，余量由Al及不可避免的杂质构成；将得到的铝合金铸锭经过热轧、预退火、冷轧、中间退火和第二次冷轧后，经过固溶淬火和时效，得到铝合金材料。本发明提出一种创新的生产方法来制备铝合金材料，通过合金成分、轧制工艺及热处理等方面的调控，有效控制铝合金材料的织构组成，提高成形性能，有效减少第二相的聚集，改善阳极氧化效果。

Description

一种铝合金材料的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种航空装饰用铝合金材料的制备方法。
背景技术
铝合金材料成本相对较低、安全环保，且具有良好的阳极氧化效果及一定的成形性能，广泛用于航空内饰件。航空内饰件主要包括侧壁板、驾驶舱控制台、门前装饰板等涉及驾驶舱和客舱等区域的组件。随着航空工业的不断发展，航空内饰件对材料的表面质量、阳极氧化效果及成形性能要求越来越高。
目前用于航空内饰件的铝合金材料，后续加工成形时，存在橘皮纹，容易裂边，废品率较高，成形性较差，且阳极氧化后，表面存在黑线，色泽不均匀，严重影响表面质量。供应T4状态的铝合金材料，也可改善成形成品率，但增加了后续加工厂商的生产成本。发明专利一种智能手机用6061G铝合金及其加工方法(专利申请号CN201710676909.2)公开了一种铝合金配方及制备方法，能够满足手机外壳外观需求，而针对航空内饰件所需铝合金产品，除了满足外观需求，还对产品的力学性能、成形性能及使用寿命等方面提出了更高要求。
为克服阳极氧化后色泽不均匀及成形过程中裂边、存在橘皮纹等问题，提高材料的表面质量及成形性能，本发明提出一种铝合金材料的生产工艺，并通过合金成分设计和热处理方面的调控进一步提升合金的力学强度、耐腐蚀性及成形等性能，满足航空内饰件的高要求。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，提供了一种铝合金材料的制备方法，本发明铝合金阳极氧化效果良好，表面性能优异，无黑线或斜纹缺陷，且其力学强度、耐腐蚀性及成形等性能，满足航空饰件材料所需要求。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)、熔铸铝合金铸锭，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：
Si 1.0～1.4、Fe 0.10～0.30、Mg 0.40～0.80、Cu 0.10～0.30、Ti 0.04～0.08、Mn 0.20～0.60、Cr 0.06～0.10、余量由Al及不可避免的杂质构成；
2)、将步骤1)得到的铝合金铸锭经过热轧、预退火、冷轧、中间退火和第二次冷轧后，经过固溶淬火和时效，得到铝合金材料。
优选的是，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：
Si 1.1～1.3、Fe 0.10～0.20、Mg 0.50～0.70、Cu 0.10～0.20、Ti 0.05～0.07、Mn 0.20～0.40、Cr 0.06～0.08、余量由Al及不可避免的杂质构成。
优选的是，所述铝合金铸锭厚度为500mm。
优选的是，所述热轧包括粗轧以及单道次精轧，所述粗轧后所得铝合金板厚度为15～18mm；所述单道次精轧后所得铝合金板厚度为7～8mm，所述单道次精轧的应变速率为120～130S-1，终轧温度310～320℃。
优选的是，所述预退火的保温温度为330～350℃，保温时间为1～3h。
优选的是，所述冷轧的道次压下量在30％以上。
优选的是，所述中间退火是在气垫式连续热处理机内完成的，所述中间退火温度为370～390℃，工艺段速度为20～30m/min，出炉后空冷。
优选的是，所述第二次冷轧为单道次冷轧，道次压下量在20～25％。
优选的是，所述固溶淬火为水淬，固溶淬火温度为550℃，工艺段速度为10～20m/min。
优选的是，所述时效在淬火完成后4h之内进行，所述时效的保温温度150～160℃，保温时间6～10h。
金属间化合物粗大偏聚、不均匀，变形后沿着轧制方向分布，导致铝合金材料在阳极氧化后因电极电位的不同，发生差异腐蚀，进而形成黑线、料纹等缺陷。元素Mn控制在0.20～0.60％，Mn含量高，MnAl6弥散相的体积分数就越多，对晶粒长大的阻碍效果越好，但Mn含量过高时，MnAl6相容易发生偏聚粗化，阳极氧化后色泽不均匀。元素Cu控制在0.10～0.30％，能够保证元素Cu完全固溶并分散于基体中，在强化的同时，还不会影响阳极氧化效果。元素Cr含量控制在0.06～0.10％，既可以有效防止晶粒长大，又可以使弥散相不发生偏聚，保证阳极氧化效果。
精轧过程中的大变形量，提高轧制速度，有可以增加位错密度，提高畸变能，有利于动态回复和再结晶，退火后立方织构增加。
预退火主要改善热轧所带来的组织不均匀性，控制固溶淬火后的组织，有利于材料的成形性能，还改善材料的卷取性能，提高表面质量。
通过中间退火，一方面可以降低β纤维取向的强度，获得更多的旋转Cube织构，提高成形性能；另一方面，气垫式连续热处理机组内具备清洗功能，可以改善表面质量。
本发明提出一种创新的生产方法来制备铝合金材料，通过合金成分、轧制工艺及热处理等方面的调控，有效控制铝合金材料的织构组成，提高成形性能，有效减少第二相的聚集，改善阳极氧化效果。同时，生产的铝合金材料，可以直接进行成形加工，无需进行额外的热处理，降低了后续加工厂商的生产成本。
附图说明
图1是本发明一种铝合金材料的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
生产成品规格厚度为0.8mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.4、Fe0.1、Mg0.8、Cu0.1、Ti0.04、Mn0.2、Cr0.06、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至15mm，单道次精轧至7mm，道次压下量53％，应变速率130S-1，终轧温度310℃。
预退火：保温温度350℃，保温1h。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度370℃，工艺段速度20m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量20％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度20m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度150℃，保温时间10h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
实施例2
生产成品规格厚度为1.5mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.2、Fe0.2、Mg0.4、Cu0.3、Ti0.08、Mn0.6、Cr0.07、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至18mm，然后，单道次精轧至8mm，道次压下量55％，应变速率125S-1，终轧温度320℃。
预退火：保温温度330℃，保温3h。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度390℃，工艺段速度30m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量在25％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度15m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度160℃，保温时间6h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
实施例3
生产成品规格厚度为2.3mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.0、Fe0.3、Mg0.6、Cu0.2、Ti0.06、Mn0.4、Cr0.1、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至16mm，然后，单道次精轧至8mm，道次压下量50％，应变速率120S-1，终轧温度315℃。
预退火：保温温度340℃，保温2h。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度380℃，工艺段速度25m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量在20％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度10m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度155℃，保温时间8h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
对比例1
在实施例1中所述铝合金制备方法的基础上取消预退火步骤，其他工艺步骤不变。
生产成品规格厚度为0.8mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.0、Fe0.1、Mg0.8、Cu0.1、Ti0.08、Mn0.2、Cr0.06、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至15mm，单道次精轧至7mm，道次压下量53％，应变速率130S-1，终轧温度310℃。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度370℃，工艺段速度20m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量20％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度20m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度150℃，保温时间10h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
对比例2
在实施例2中所述铝合金制备方法的基础上取消预退火步骤，其他工艺步骤不变。
生产成品规格厚度为1.5mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.2、Fe0.2、Mg0.4、Cu0.3、Ti0.08、Mn0.6、Cr0.07、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至18mm，然后，单道次精轧至8mm，道次压下量55％，应变速率125S-1，终轧温度320℃。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度390℃，工艺段速度30m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量在25％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度15m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度160℃，保温时间6h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
对比例3
在实施例3中所述铝合金制备方法的基础上取消预退火步骤，其他工艺步骤不变。
生产成品规格厚度为2.3mm的铝合金材料时，所述铝合金材料的化学成分及质量百分比为：Si1.0、Fe0.3、Mg0.6、Cu0.2、Ti0.06、Mn0.4、Cr0.1、其余量由Al及不可避免的杂质构成。工序如下：
热轧：将铝合金扁锭从厚度500mm粗轧至16mm，然后，单道次精轧至8mm，道次压下量55％，应变速率120S-1，终轧温度320℃。
冷轧：冷轧至中间退火厚度，道次压下量在30％以上。
中间退火：在气垫式连续热处理机组内进行中间退火，温度380℃，工艺段速度25m/min，空冷。
冷轧：单道次冷轧至成品厚度，道次压下量在20％。
固溶淬火：在气垫式连续热处理机组内进行固溶淬火，温度550℃，工艺段速度10m/min，水淬。
时效：淬火完成后，在4h内转至箱式加热炉内进行时效，保温温度155℃，保温时间8h。
成品：根据客户订单要求进行分切及包装。
实例1～3所生产的铝合金材料阳极氧化效果优异，且成形过程中无裂变现象，成形成品率提升，降低了加工厂商的生产成本。预退火主要改善热轧所带来的组织不均匀性，控制固溶淬火后的组织，有利于材料的成形性能，还可以改善材料的卷取性能，提高表面质量。对比例1-3将相应的预退火步骤取消之后，所制得的铝合金产品发生了很大的变化，产品表面质量降低，即使调整合金成分及轧制工艺，产品表面质量提高有限，达不到实例1～3中的表面质量，且对比例1-3中产品有轻微开裂或阳极氧化不均匀及黑线出现。实施例1-3和对比例1-3检测方法一样，实施例及对比例中的各项性能，见表1。
表1力学性能及后续加工效果

Claims (10)

1.一种铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)、熔铸铝合金铸锭，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：
Si 1.0～1.4、Fe 0.10～0.30、Mg 0.40～0.80、Cu 0.10～0.30、Ti 0.04～0.08、Mn0.20～0.60、Cr 0.06～0.10、余量由Al及不可避免的杂质构成；
2)、将步骤1)得到的铝合金铸锭经过热轧、预退火、冷轧、中间退火和第二次冷轧后，经过固溶淬火和时效，得到铝合金材料。
2.根据权利要求1所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸锭中化学成分质量百分含量为：
Si 1.1～1.3、Fe 0.10～0.20、Mg 0.50～0.70、Cu 0.10～0.20、Ti 0.05～0.07、Mn0.20～0.40、Cr 0.06～0.08、余量由Al及不可避免的杂质构成。
3.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸锭厚度为500mm。
4.根据权利要求3所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述热轧包括粗轧以及单道次精轧，所述粗轧后所得铝合金板厚度为15～18mm；所述单道次精轧后所得铝合金板厚度为7～8mm，所述单道次精轧的应变速率为120～130S-1，终轧温度310～320℃。
5.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述预退火的保温温度为330～350℃，保温时间为1～3h。
6.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述冷轧的道次压下量在30％以上。
7.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述中间退火是在气垫式连续热处理机内完成的，所述中间退火温度为370～390℃，工艺段速度为20～30m/min，出炉后空冷。
8.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述第二次冷轧为单道次冷轧，道次压下量在20～25％。
9.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述固溶淬火为水淬，固溶淬火温度为550℃，工艺段速度为10～20m/min。
10.根据权利要求1或2所述铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述时效在淬火完成后4h之内进行，所述时效的保温温度150～160℃，保温时间6～10h。
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