CN109778033A - 一种7系铝合金型材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种7系铝合金型材，其中，所述铝合金型材的原料的成分为：Cu：0.25‑0.3％；Mg：1.4‑1.6％；Mn：0.2‑0.25％；Fe：≤0.2％；Si：≤0.1％；Zn：4.0‑4.5％；Cr：0.13‑0.18％；Ti：0.015‑0.035％；余量为铝。本发明同时提供了一种上述7系铝合金型材的制造方法。本发明的铝合金型材与现有的7系铝合金相比，提高了力学性能的同时，极大地提升了耐腐蚀性，从而提升了型材产品的外观质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金型材领域，尤其涉及一种7系铝合金型材及其制造方法。
背景技术
7系铝合金具有密度低、加工性能好及焊接性能优良等优点。因此，在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。近年来，新的合金成分设计、已有热处理工艺参数的优化、新热处理工艺的开发以及相关机理的研究等成为7系铝合金研究和开发的重要方向。
但是，目前的7系铝合金型材，虽然力学性能尚可，但是抗腐蚀性差。现有的7系铝合金型材在恶劣环境中或经过表面处理后，如图1所示，材料表面会产生很多白点、白斑；将上述白点白斑进行显微放大后，如图2所示，可以明显看出，铝合金型材的表面发生了腐蚀现象，即生成的白点白斑为腐蚀斑。这些白点、白斑的存在，导致铝合金型材的表面外观质量降低，无法满足铝合金型材外观件对外观的要求，甚至导致铝合金型材报废。
因此，需要开发一种新型的铝合金型材，在具有较高的力学性能的同时，具备高的抗腐蚀性，从而提高型材产品的外观质量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种7系铝合金，在原有的7003铝合金的基础上调整金属元素成分配比，采用新型的挤压、淬火、时效等工艺，所得的新型合金不仅提高了原有7系合金的力学性能，而且大大提高了耐腐蚀性。
具体地，本发明一方面提供了一种7系铝合金型材，其中，所述铝合金型材的原料的成分为：
Cu：0.25-0.3％；
Mg：1.4-1.6％；
Mn：0.2-0.25％；
Fe：≤0.2％；
Si：≤0.1％；
Zn：4.0-4.5％；
Cr：0.13-0.18％；
Ti：0.015-0.035％；
余量为铝。
本发明的另一方面，提供了一种上述7系铝合金型材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)铝合金原料的熔炼铸造；
2)挤压；
3)淬火；
4)矫直锯切；
5)时效：所述时效过程为如下的人工时效过程：矫直锯切后的产品在室温下放置24h，之后在105℃条件下保温6h，然后将温度升至155℃保温7h。
优选地，所述2)挤压步骤的工艺条件为：模具温度为470-490℃，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为440-460℃，挤压速度为2.0mm/s。
优选地，所述3)淬火步骤中采用风机淬火冷却方式，淬火风速为15-20m/s。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的铝合金型材与现有的7系铝合金相比，提高了力学性能的同时，极大地提升了耐腐蚀性，从而铝合金型材产品在表面处理的过程中，不会产生白点白斑，外观质量高。
附图说明
图1为对比例1的7系铝合金型材的表面斑点图。
图2为对比例1的7系铝合金型材的表面斑点的显微放大图。
图3为本发明实施例1的铝合金型材的表面图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
本发明的实施例和对比例中，熔炼铸造和矫直锯切等步骤可以采用常规方法进行。
实施例1
铝合金型材的原料成分为：
Cu：0.25％；
Mg：1.4％；
Mn：0.2％；
Fe：0.1％；
Si：0.01％；
Zn：4.0％；
Cr：0.13％；
Ti：0.015％；
余量为铝。
铝合金型材的生产方法为：
1)铝合金原料的熔炼铸造：将上述铝合金原料进行熔炼铸造，得到铝合金圆锭。
2)使用挤压机对铝合金圆锭进行挤压，得到挤压型材。挤压的工艺条件为：模具温度为470℃，铝棒温度为480℃，挤压筒温度为440℃，挤压速度为2.0mm/s。
3)对所述挤压型材采用风机淬火，淬火风速为15m/s。
4)对在线淬火后的型材进行矫直锯切。
5)对矫直锯切后的型材进行人工时效：在室温下放置24H，之后在105℃条件下保温6H，然后将温度升至155℃保温7H，得到铝合金型材产品。
实施例2
铝合金型材的原料成分为：
Cu：0.3％；
Mg：1.6％；
Mn：0.25％；
Fe：0.2％；
Si：0.1％；
Zn：4.5％；
Cr：0.18％；
Ti：0.035％；
余量为铝。
铝合金型材的生产方法为：
1)铝合金原料的熔炼铸造：将上述铝合金原料进行熔炼铸造，得到铝合金圆锭。
2)使用挤压机对铝合金圆锭进行挤压，得到挤压型材。挤压的工艺条件为：模具温度为490℃，铝棒温度为500℃，挤压筒温度为460℃，挤压速度为2.0mm/s。
3)对所述挤压型材采用风机淬火，淬火风速为20m/s。
4)对在线淬火后的型材进行矫直锯切。
5)对矫直锯切后的型材进行人工时效：在室温下放置24H，之后在105℃条件下保温6H，然后将温度升至155℃保温7H，得到铝合金型材产品。
对比例1
铝合金型材的原料成分为：
Cu：0.1％
Mg：0.5％
Mn：0.2％
Fe：0.2％
Si：0.1％
Zn：6.0％
Cr：0.1％
Ti：0.2％
Zr：0.05％
余量为铝。
铝合金型材的生产方法为：
1)铝合金原料的熔炼铸造：将上述铝合金原料进行熔炼铸造，得到铝合金圆锭。
2)使用挤压机对铝合金圆锭进行挤压，得到挤压型材。挤压的工艺条件为：模具温度为490℃，铝棒温度为500℃，挤压筒温度为460℃，挤压速度为2.0mm/s。
3)对所述挤压型材采用风机淬火，淬火风速为20m/s。
4)对在线淬火后的型材进行矫直锯切。
5)对矫直锯切后的型材进行人工时效：在室温下放置24H，之后在105℃条件下保温6H，然后将温度升至155℃保温7H，得到铝合金型材产品。
对比例2
铝合金型材的原料成分为：
Cu：0.25％；
Mg：1.4％；
Mn：0.2％；
Fe：0.1％；
Si：0.01％；
Zn：4.0％；
Cr：0.13％；
Ti：0.015％；
余量为铝。
铝合金型材的生产方法为：
1)铝合金原料的熔炼铸造：将上述铝合金原料进行熔炼铸造，得到铝合金圆锭。
2)使用挤压机对铝合金圆锭进行挤压，得到挤压型材。挤压的工艺条件为：模具温度为470℃，铝棒温度为480℃，挤压筒温度为440℃，挤压速度为2.0mm/s。
3)对所述挤压型材采用风机淬火，淬火风速为15m/s。
4)对在线淬火后的型材进行矫直锯切。
5)对矫直锯切后的型材进行自然时效：在室温下放置20天，得到铝合金型材产品。
对比例3
铝合金型材的原料成分为：
Cu：0.3％；
Mg：1.6％；
Mn：0.25％；
Fe：0.2％；
Si：0.1％；
Zn：4.5％；
Cr：0.18％；
Ti：0.035％；
余量为铝。
铝合金型材的生产方法为：
1)铝合金原料的熔炼铸造：将上述铝合金原料进行熔炼铸造，得到铝合金圆锭。
2)使用挤压机对铝合金圆锭进行挤压，得到挤压型材。挤压的工艺条件为：模具温度为490℃，铝棒温度为500℃，挤压筒温度为460℃，挤压速度为2.0mm/s。
3)对所述挤压型材采用风机淬火，淬火风速为20m/s。
4)对在线淬火后的型材进行矫直锯切。
5)对矫直锯切后的型材进行自然时效：在室温下放置20天，得到铝合金型材产品。
将实施例1～2和对比例1～3所得的铝合金型材进行力学性能测试。其中，所测试的力学性能包括硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率。所得测试结果列于表1。
表1实施例1-2和对比例1～3的铝合金型材力学性能
| 实施例 | 硬度/HB | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ |
| 对比例1 | 110 | 340 | 280 | 8 |
| 对比例2 | 102 | 373 | 220 | 21.4 |
| 对比例3 | 110 | 375 | 225 | 21.8 |
| 实施例1 | 118 | 390 | 340 | 16 |
| 实施例2 | 138 | 390 | 340 | 16 |
从表2看出，与对比例相比，本发明实施例1-2的铝合金型材的力学性能均有很大提高。与对比例1相比，本发明实施例1-2的抗拉强度、屈服强度分别提升了50MPa以上。与对比例2、3相比，本发明实施例1-2在铝合金型材的制造过程的时效步骤中将自然时效改为人工时效方式，从而铝合金型材的硬度和抗拉强度均有10％-20％的提升，而且屈服强度提升50％以上。可见，采用人工时效方式可以使本发明的铝合金型材具备更好的力学性能。
另外，分别对本发明实施例1和对比例1的铝合金型材产品按照如下步骤进行表面处理：除油-碱洗(或酸洗)中和-阳极氧化-电解着色-封孔。将表面处理后的型材产品的表面状况进行对比。从图1可以看出，对比例1的铝合金型材产品，经过表面处理后，产生了很多白点白斑，表面外观质量很差；将其中的白点白斑进行显微放大，如图2所示，白点白斑经显微放大后可以看出为腐蚀斑，表明铝合金型材在表面处理的过程中遭到腐蚀。而本发明实施例的铝合金型材产品经过表面处理后，外观如图3所示。可以看出，本发明实施例1的铝合金型材表面光滑平整，未产生腐蚀痕迹，外观质量好，可以应用于制造外观质量要求较高的铝合金件。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种7系铝合金型材，其中，所述铝合金型材的原料的成分为：
Cu：0.25-0.3％；
Mg：1.4-1.6％；
Mn：0.2-0.25％；
Fe：≤0.2％；
Si：≤0.1％；
Zn：4.0-4.5％；
Cr：0.13-0.18％；
Ti：0.015-0.035％；
余量为铝。
2.一种如权利要求1所述的7系铝合金型材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)铝合金原料的熔炼铸造；
2)挤压；
3)淬火；
4)矫直锯切；
5)时效；
其中，所述时效过程为如下的人工时效过程：矫直锯切后的产品在室温下放置24h，之后在105℃条件下保温6h，然后将温度升至155℃保温7h。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，
所述2)挤压步骤的工艺条件为：模具温度为470-490℃，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为440-460℃，挤压速度为2.0mm/s。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，
所述3)淬火步骤中采用风机淬火，淬火风速为15-20m/s。
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