CN110983124A

CN110983124A - 一种高导电率6系铝合金及其生产工艺

Info

Publication number: CN110983124A
Application number: CN201911372828.9A
Authority: CN
Inventors: 王义斌; 杜连欢; 刘超言; 王睿; 李延军; 杨志勇; 黄健
Original assignee: Yingkou Zhongwang Aluminum Co ltd
Current assignee: Yingkou Zhongwang Aluminum Co ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明属于铝合金生产工艺技术领域，涉及一种高导电率6系铝合金及其生产工艺，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.55～0.60％、Fe：0.10～0.15％、Cu：0.05～0.08％、Mn：0.01～0.02％、Mg：0.60～0.65％、Cr：0.01～0.02％、Ti≤0.01％、Zn：0.05～0.08％、V≤0.01％，Gd：0.15～0.18％，B：0.015～0.02％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al，通过配方和工艺的改进，使得铝合金抗拉强度达250Mpa，屈服强度达210Mpa，断后伸长率达16.7％，电导率γ＝32.52MS/m；硬度HB＝65，显著提高了6系铝合金的力学性能和导电性能。

Description

一种高导电率6系铝合金及其生产工艺

技术领域

本发明属于铝合金生产工艺技术领域，涉及一种高导电率6系铝合金及其生产工艺。

背景技术

所谓铝合金，就是在工业纯铝中加入适量的其他元素，使铝的本质得到改善，以满足工业上和生活中的各种需要。由于铝合金比重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此，被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器皿制造等方面。

随着工业的发展，对6系铝合金的综合性能提出了更高的要求，一直用于检验铝合金性能的强度、硬度和塑性等指标已经不能全面地反映其综合性能。现代生产应用要求在满足合金的硬度、强度、塑性的基础上，提出了合金产品还应满足电学性能的要求。铝合金的电学性能作为反映其综合性能的指标之一，越来越受到人们的重视。特别是电导率，不仅反映了材料的导电能力而且也与材料的成分和内部组织有关，而材料的组织又与其热处理状态有关，因此设计一种综合力学性能优异，导电性能优良的6系铝合金型材势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有6系铝合金型材力学性能和导电性能不能兼得，影响其应用范围的问题，提供一种高导电率6系铝合金及其生产工艺。

为达到上述目的，本发明提供一种高导电率6系铝合金，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.55～0.60％、Fe：0.10～0.15％、Cu：0.05～0.08％、Mn：0.01～0.02％、Mg：0.60～0.65％、Cr：0.01～0.02％、Ti≤0.01％、Zn：0.05～0.08％、V≤0.01％，Gd：0.15～0.18％，B：0.015～0.02％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。

进一步，Mn、V、Ti、Cr元素合金成分总和≤0.06％。

一种高导电率6系铝合金的生产工艺，包括如下步骤：

A、将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理的温度为450～500℃，保温时间为10～20h；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，挤压模具的加热温度为500±10℃，挤压铸锭的加热温度为515±5℃，挤压筒的筒身温度为450±10℃，挤压过程中的挤压速度为4.0～4.5m/min；

D、将步骤C挤压后的铝合金型材在挤压模具出口通过牵引机牵引后进行淬火处理，保证铝合金型材的尺寸，其中牵引机的牵引速度为4.5～5.0m/min，淬火方式为先进行水雾淬火，再进行穿水淬火，铝合金型材出淬火区温度应≤180℃；

E、将步骤D淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸变形率为0.5～1.5％，将拉伸矫直后的铝合金型材停放2h后定尺锯切；

F、将步骤E拉伸矫直后的铝合金型材进行双级人工时效处理，时效制度为175℃×9h+220℃×3h，得到高导电率6系铝合金型材。

进一步，步骤A配料遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，投料后待炉内出现铝水时开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，然后利用氯气和氩气混合气体将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量。

进一步，步骤A铝合金铸锭铸造过程中使用40～50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铝合金铸锭晶粒度，确保铝合金铸锭中无气孔、夹杂、裂纹缺陷。

进一步，步骤B铝合金铸锭均匀化处理的温度为480℃，保温时间为15h。

进一步，步骤C中挤压机为卧式2150T挤压机。

进一步，步骤D中铝合金型材的淬火冷却速度为50～80℃/min。

进一步，步骤D中铝合金型材淬火后的温度为20～30℃。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的高导电率6系铝合金，铝合金熔炼固溶时，原铝锭中存在的Fe、Cr、Ti、Mn、V等过渡族杂质元素吸收铝合金导体材料内自由电子来填充它们的不完整电子层，从而导致铝合金传导电子数目减少，使铝合金热导率降低。B的加入能够与过渡族杂质元素形成高熔点难融化合物从而沉淀出来，降低了过渡族杂质元素对铝合金力学性能以及导电和导热的不良影响。

铝合金中的Gd元素具有优良的除杂、除气作用，可与铁等原固溶在铝中的有害杂质形成稳定的金属间化合物并在晶界析出，降低了铁等杂质元素在铝合金基体中的固溶量；铝合金熔炼过程中会产生氢气，稀土能与铝合金中的氢生成稳定的稀土氢化物，抑制了铝合金组织中气泡的成核，使铝合金凝固后针孔率降低，铝合金力学性能提高。同时，Gd元素与原处于固液状态的铝合金元素硅等相互作用形成金属化合物分布于晶界，降低了铝基体中铝硅的固溶度，这些因素使铝合金导电率提高。

2、本发明所公开的高导电率6系铝合金的生产工艺，拉伸矫直后的铝合金型材进行双级人工时效处理，时效制度为175℃×9h+220℃×3h，第一级时效时，Mg、Si原子开始富集形成G·P区，其与基体共格，随着温度升高和时间的延长，形成过渡相，仍与基体共格，引起晶格畸变，对位错形成阻碍，增加了电子的散射，电子不容易移动，电导率偏低，强度较高。第二级时效时，平衡相开始析出，合金也进入过时效状态，其与基体不存在共格，电子散射源减少，随着时间的延长，电导率开始升高，晶格畸变程度降低，减弱对位错移动的阻碍，抗拉强度和屈服强度开始降低，而伸长率上升。

3、本发明所公开的高导电率6系铝合金的生产工艺，通过配方和工艺的改进，使得铝合金抗拉强度达250Mpa，屈服强度达210Mpa，断后伸长率达16.7％，电导率γ＝32.52MS/m；硬度HB＝65，显著提高了6系铝合金的力学性能和导电性能。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

一种高导电率6系铝合金的生产工艺，包括如下步骤：

A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，6系铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ti	Zn	V	Gd	B	杂质	Al
														含量	0.55	0.10	0.05	0.01	0.60	0.01	0.01	0.05	0.01	0.15	0.015	0.06	余量

将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中6系铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ti	Zn	V	Gd	B	杂质	Al
														含量	0.60	0.12	0.06	0.01	0.62	0.01	0.01	0.06	0.01	0.16	0.018	0.06	余量

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，步骤A中6系铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ti	Zn	V	Gd	B	杂质	Al
														含量	0.58	0.13	0.08	0.01	0.64	0.01	0.01	0.07	0.01	0.17	0.016	0.06	余量

对比例

对比例与实施例1的区别在于，步骤A中6系铝合金原料各元素质量百分数配比如下：

	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti	杂质	Al
											含量	0.4	0.2	0.08	0.02	0.50	0.02	0.08	0.03	0.06	余量

步骤C中挤压铸锭的加热温度为515±5℃，挤压筒的筒身温度为450±10℃，挤压过程中的挤压速度为5.5m/min；

步骤F中拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效处理，时效制度为175℃×8h。

将上述实施例1～3和对比例所加工得到铝合金型材取样进行力学性能、电导率和硬度检测。力学性能按照GB/T 16865取样测试；电导率按照GB/T 12966取样测试；检测结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，实施例1～3和对比例所制备铝合金型材在力学性能、电导率、硬度性能的对比可以看到，通过本发明配方改进以及工艺改进所制备的铝合金型材抗拉强度达250Mpa以上，屈服强度达210Mpa以上，断后伸长率达16.7％以上，电导率达到32.52MS/m以上；硬度HB高于65，可满足轨道交通结构性部件的性能要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高导电率6系铝合金，其特征在于，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.55～0.60％、Fe：0.01～0.015％、Cu：0.05～0.08％、Mn：0.01～0.02％、Mg：0.60～0.65％、Cr：0.01～0.02％、Ti≤0.01％、Zn：0.05～0.08％、V≤0.01％，Gd：0.15～0.18％，B：0.015～0.02％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。

2.如权利要求1所述的高导电率6系铝合金，其特征在于，Mn、V、Ti、Cr元素合金成分总和≤0.06％。

3.一种高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤A配料遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，投料后待炉内出现铝水时开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，然后利用氯气和氩气混合气体将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量。

5.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤A铝合金铸锭铸造过程中使用40～50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铝合金铸锭晶粒度，确保铝合金铸锭中无气孔、夹杂、裂纹缺陷。

6.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤B铝合金铸锭均匀化处理的温度为480℃，保温时间为15h。

7.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤C中挤压机为卧式2150T挤压机。

8.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤D中铝合金型材的淬火冷却速度为50～80℃/min。

9.如权利要求3所述的高导电率6系铝合金的生产工艺，其特征在于，步骤D中铝合金型材淬火后的温度为20～30℃。