CN109652682A - 一种铝合金及其制备方法 - Google Patents
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- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
Abstract
本发明公开一种铝合金，包括有Si 0.15％～0.25％；Fe 0.5％～0.6％；Mn 0.95％～1.2％；Ti 0.03％～0.05％；Mg≤0.08％；Cu≤0.05％；本发明还公开该种铝合金的制备方法；该发明包括熔炼、深井浇铸、热轧、均质、冷轧和退火制得铝合金板材；本发明中的铝合金具有良好的抗拉强度，硬度，同时还具有较高的断后延长度。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金领域，特别是涉及一种具有良好柔韧性和柔软性的铝合金及其制备方法。
背景技术
现有技术中生产的各种铝合金产品得到广泛的应用，也丰富了各种工业生产领域。但是，现有的铝合金产品，由于其配方和制备方法的不合理，导致其某种特性不突出，杯突现象不稳定，柔软度和柔韧性不能满足高端炊具片材的要求，其使用受到很大的制约。申请号2018109038638中国发明专利申请公开了IH电饭煲锅盖用铝合金基材生产方法，该申请中制得的铝合金具有较强的抗拉强度，但是柔软度和柔韧性较差，其延伸率仅为14％，不利于铝合金板材的多种性状成型。
因此，在现有技术中存在上述技术缺陷，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题，适应高端炊具对铝合金片材高品质的要求，以满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金，该发明具有良好的抗拉强度，硬度，同时还具有较高的断后延长度。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种铝合金，按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.15％～0.25％；Fe 0.5％～0.6％；Mn 0.95％～1.2％；Ti 0.03％～0.05％；Mg≤0.08％；Cu≤0.05％；
余量为Al。
优选本发明按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.16％；Fe 0.58％；Mn 1.22％；Ti 0.045％；Mg 0.018％；Cu 0.001％；
余量为Al。
本发明通过优选各物质的质量百分比进一步平衡本发明的抗拉强度、断后伸长率以及布氏硬度。
优选本发明按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.18％；Fe 0.56％；Mn 1.13％；Ti 0.042％；Mg 0.018％；Cu 0.001％；
余量为Al。
本发明通过优选各物质的质量百分比进一步平衡本发明的抗拉强度、断后伸长率以及布氏硬度。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中向Al中加入一定量的Si、Fe、Mn、Ti、Mg和Cu，加入Al中的各物质与Al固溶结晶，形成本发明的合金，本发明制得的合金通过控制Mn、Ti和Mg的用量保证本发明的铝合金具有很高的强度，其抗拉强度在100MPa至120MPa之间，通过调整Fe、Cu和Si的用量，使得本发明保持了良好的金属性，其布氏硬度保持在23至27，适合炊具的制作；
2、本发明中通过添加Mn和Ti，二者在合金结晶的境界处均匀分布，利于合金均匀结晶，同时提高了合金的柔软性和柔韧性，因此本发明的延伸率在36％以上，适合制作具有多种不同形状炊具的制造。
从而实现本发明的上述目的。
本发明的目的在于提供一种铝合金制备方法，该发明能够制得一种适合制作炊具的铝合金。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种铝合金的制备方法，包括以下步骤：
A、熔炼
将Al、Si、Fe、、Mn、和Cu按照所述质量分数熔炼；
熔炼温度为720℃至740℃；
静置10至15分钟；随后，
搅拌，加入Mg和Ti,混合均匀；
使用氮气进行精炼除气；
B、深井浇铸
温度690℃至715℃；
铸造速度90～120mm/min；
C、热轧
开轧温度560℃至600℃，终了温度380℃～430℃；
分5道次轧制，每道次掉头轧制；
制得铝合金卷材；
D、冷轧
铝合金卷材进行冷轧，轧辊温度为45～65℃；
轧制率≤40％；每道次掉头轧制；
制得铝合金板材；
E、退火
温度控制420℃至430℃；保温后出炉室温冷却。
优选本发明在热轧前对铸造的铝锭进行均质处理。通过长时间加热促使铝锭内部组织变化，主要是先出枝晶偏析、非平衡相溶解，以及过饱和的元素沉淀，合金中各种金属元素能够均匀分散在Al中，减少冷轧过程合金板发生断裂或者是表面出现裂纹等问题，确保制备的铝锭具有均匀的内部结构，适合热轧和冷轧的加工。
优选均质处理的工艺条件为：温度600℃，保温时间8～12小时。该均质处理的保温温度和和保温时间与本发明中各组分及用量相匹配，在该温度下，Al与其他各物质的合金处于熔融状态下，各种物质在保温的过程中在晶体中均匀分散，且晶粒大小利于合金中晶体重新的均材料的制得，并获得良好的柔软性和柔韧性。
优选冷轧获得产品厚度为3mm至10mm,产品厚度尺寸公差0至-0.05mm，平整度≤2mm。经过本发明中冷轧处理过的板材表面光滑、平整，适合进一步加工，获得高品质炊具。
优选本发明中冷轧过程中轧制率为20％至40％，通过控制冷着过程中板材的形变的大小，配合合金的制备工艺和合金的组成，保持制得的产品在具有良好抗拉强度的同时，还具有明显提高的断裂拉伸率。
优选本发明经过热轧的产品在进行冷轧前先将热轧获得的产品转向180°。本发明在进行热轧前先将产品转向180°，再配合在冷轧的过程中不断的掉头轧制，防止制得的铝合金板材的两端因为轧件中间和两端受力产生的应变不一致，避免板材两端不平整。
本发明制得的铝合金板其材抗拉强度为100～120MPa；断后伸长率为36％至57％；布氏硬度23～27。本发明制得板材在保持了抗拉强度和硬度的同时，大大提高了伸长率，适合炊具的加工和制造。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开一种铝合金制备方法，包括以下步骤：
A、熔炼
将Al、Si、Fe、、Mn、和Cu按照所述质量分数熔炼；
熔炼温度为726℃；
静置10分钟；随后，
搅拌，加入Mg和Ti,混合均匀；
使用氮气进行精炼除气；
B、深井浇铸
温度715℃；
铸造速度90mm/min；
调节水泵的频率为28赫兹；
C、热轧
在热轧前对铸造的铝锭进行均质处理。通过长时间加热对铝锭内部的结晶进行均匀调整，确保铸造的铝锭适合进行热轧。
均质处理的工艺条件为：温度600℃，保温时间10小时。该均质处理的保温温度和和保温时间与本发明中各组分及用量相匹配，在该温度下，Al与其他各物质的合金处于熔融状态下，各种物质在保温的过程中在晶体中均匀分散，且晶粒大小利于合金中晶体重新的均材料的制得，并获得良好的柔软性和柔韧性。
开轧温度560℃，终了温度400℃；
分5道次轧制，每道次掉头轧制；
制得铝合金卷材；
D、冷轧
经过热轧的产品在进行冷轧前先将热轧获得的产品转向180°,再配合在冷轧的过程中不断的掉头轧制，防止制得的铝合金板材的两端因为轧件中间和两端受力产生的应变不一致，避免板材两端不平整。
铝合金卷材进行冷轧，轧辊温度为45℃；
每道次掉头轧制；
轧制率20％；
制得铝合金板材；
冷轧获得产品厚度为3mm,产品厚度尺寸公差0至-0.05mm，平整度≤2mm。经过本发明中冷轧处理过的板材表面光滑、平整，适合进一步加工，获得高品质炊具。
E、退火
温度控制420℃；保温6.5小时后出炉室温冷却。
本实施例中Al、Si、Fe、Mn、Ti、Mg和Cu的质量分数详见表1所示。
本实施例中，冷加工率＝(原始厚度-轧制厚度)/原始厚度*100％。
实施例2
本实施例与实施例1的主要区别在与合金组分的质量分数，以及各步骤的工艺参数；本实施例合金各组分质量分数详见表1，本实施例各步骤的工艺参数详见表2，本实施例制得铝板的评价指标详见表3。
实施例3
本实施例与实施例1的主要区别在与合金组分的质量分数，以及各步骤的工艺参数；本实施例合金各组分质量分数详见表1，本实施例各步骤的工艺参数详见表2，本实施例制得铝板的评价指标详见表3。
实施例4
本实施例与实施例1的主要区别在与合金组分的质量分数，以及各步骤的工艺参数；本实施例合金各组分质量分数详见表1，本实施例各步骤的工艺参数详见表2，本实施例制得铝板的评价指标详见表3。
实施例5
本实施例与实施例1的主要区别在与合金组分的质量分数，以及各步骤的工艺参数；本实施例合金各组分质量分数详见表1，本实施例各步骤的工艺参数详见表2，本实施例制得铝板的评价指标详见表3。
实施例6
本实施例与实施例1的主要区别在与合金组分的质量分数，以及各步骤的工艺参数；本实施例合金各组分质量分数详见表1，本实施例各步骤的工艺参数详见表2，本实施例制得铝板的评价指标详见表3。
对比例
3003铝合金按照质量分数包括：0.11％Si；0.53％Fe；0.08％Cu；1.03％Mn；0.03％Zn；余量为Al，按照常规方法制得3003铝合金板材，其抗拉强度为131MPa，断后延伸率为24％。
表1实施例1至实施例6制得铝合金各组分用量
表2实施例1至实施例6各步骤工艺参数列表
表3实施例1至实施例6制得的铝板材评价指标列表
结合表1、表2和表3可知，实施例1至实施例6均可制得具有柔软性和柔韧性并保持有较高抗拉强度的铝板材；同时还保持有一定的硬度。与对比例中的3003铝合金相比较，实施例1至实施例6与常规的3003铝合金相比较具有接近的抗拉强度，但实施例1至实施例6制得铝合金板材的断后延伸率显著提升。因此本发明通过选择适宜的组分配合制备工艺，生产了一种同时具备柔软性柔韧性，同时还具有一定强度的铝合金，适合高端炊具的生产加工。
Claims (10)
1.一种铝合金，其特征在于：按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.15％～0.25％；Fe 0.5％～0.6％；Mn 0.95％～1.2％；Ti 0.03％～0.05％；Mg≤0.08％；Cu≤0.05％；
余量为Al。
2.如权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.16％；Fe 0.58％；Mn 1.22％；Ti 0.045％；Mg 0.018％；Cu 0.001％；
余量为Al。
3.如权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：按照质量百分比包括以下物质：
Si 0.18％；Fe 0.56％；Mn 1.13％；Ti 0.042％；Mg 0.018％；Cu 0.001％；
余量为Al。
4.一种如权利要求1至3任一项所述铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、熔炼
将Al、Si、Fe、、Mn、和Cu按照所述质量分数熔炼；
熔炼温度为720℃至740℃；
静置10至15分钟；随后，
搅拌，加入Mg和Ti,混合均匀；
使用氮气进行精炼除气；
B、深井浇铸
温度690℃至715℃；
铸造速度90～120mm/min；
C、热轧
开轧温度560℃至600℃，终了温度380℃～430℃；
分5道次轧制，每道次掉头轧制；
制得铝合金卷材；
D、冷轧
轧辊温度为45～65℃；每道次掉头轧制；制得铝合金板材；
E、退火
温度控制420℃至430℃；保温6.5小时后出炉室温冷却。
5.如权利要求4所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：在热轧前对铸造的铝锭进行均质处理。
6.如权利要求5所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：均质处理的工艺条件为：温度600℃，保温时间8～12小时。
7.如权利要求4所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：冷轧获得产品厚度为3mm至10mm,产品厚度尺寸公差0至-0.05mm，平整度≤2mm。
8.如权利要求4所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：经过热轧的产品在进行冷轧前先将热轧获得的产品转向180°。
9.如权利要求4所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：冷轧过程中轧制率为20％至40％。
10.如权利要求4所述的一种铝合金制备方法，其特征在于：制得的铝合金板其材抗拉强度为100～120MPa；断后伸长率为36％至47％；布氏硬度23～27。
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