CN111020313A

CN111020313A - 一种5系铝合金型材的生产工艺

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Publication number: CN111020313A
Application number: CN201911373429.4A
Authority: CN
Inventors: 王宇航; 王春波; 李彬; 欧超; 林海洋; 蒋政新
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: 2020-04-17

Abstract

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种5系铝合金型材的生产工艺，5系铝合金原料：Si≤0.08％，Fe≤0.3％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg：2.2～2.3％，Cr：0.1～0.2％，Ti：0.15～0.2％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，熔铸后的铝合金圆铸锭进行二级均质处理，均质制度为560℃×20h+300℃×8h，解决了采用现有生产工艺生产5系铝合金型材时，存在铝合金型材表面质量、铝合金拉伸性能及耐腐蚀性能不能同时达到客户需求的问题。

Description

一种5系铝合金型材的生产工艺

技术领域

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种5系铝合金型材的生产工艺。

背景技术

铝是地壳中含量较多的元素之一，其含量达8.8％，居四大金属元素之首，占整个金属元素质量的1/3。由于制铝技术的改进，铝工业以惊人的速度发展。到2004年，世界铝产量达2980万吨，其中我国为680万吨，居世界第三位，铝合金的品种已超过千种。由于铝材的发展，铝的加工技术也得到突飞猛进的进步。铝合金因其质量轻、比强度高、低温性能好、可塑性好易于加工及耐腐蚀等特点，在建筑、航空航天工业、车辆制造、压力容器及交通运输等领域得到了广泛的应用。

目前5系铝合金具有较高的强度、良好的塑性、抗蚀性及焊接性，5系铝合金属A1-Mg系不可热处理可强化铝合金，具有中等强度，使用范围广泛，特别是建筑业该合金使用较多。在保证型材具有较高强度的同时又要保证产品表面质量，各家厂商都有不同的成型工艺，其中影响型材表面质量的因素有很多，如铸锭表面质量、模具结构、挤压工艺等，但影响型材性能的重要因素是挤压工艺及热处理工艺。因而在5系铝合金型材的挤压生产过程中，合理设计铝合金成分，合理选择的挤压工艺参数及热处理工艺参数，在改善铝合金型材表面质量的同时提高铝合金拉伸性能及耐腐蚀性能，才能满足客户需求。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决采用现有生产工艺生产5系铝合金型材时，存在铝合金型材表面质量、铝合金拉伸性能及耐腐蚀性能不能同时达到客户需求的问题，提供一种5系铝合金型材的生产工艺。

为达到上述目的，本发明提供一种5系铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

A、按照如下重量份数比配制5系铝合金原料：Si≤0.08％，Fe≤0.3％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg：2.2～2.3％，Cr：0.1～0.2％，Ti：0.15～0.2％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，将配制好的5系铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金圆铸锭；

B、将步骤A制得的铝合金圆铸锭进行二级均质处理，均质制度为560±10℃×20h+300±10℃×8h，然后自然炉冷至440±5℃；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金圆铸锭置于挤压机中进行挤压，挤压筒的挤压比为67～68，其中铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为490～500℃，中部的加热温度为460～470℃，尾部的加热温度为440～450℃；挤压模具温度为450～460℃，挤压筒加热温度为455～460℃，铝合金铸锭挤压速度控制在2～3m/min，得到所需要的铝合金型材；

D、将步骤C挤压后的铝合金型材进行在线风冷处理，冷却速度为40℃/min，冷却后铝合金型材温度为80～100℃；

E、将步骤D冷却后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～1.2％，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时效热处理，时效制度为175℃×8h，得到综合性能优异的铝合金型材。

进一步，步骤A中5系铝合金原料为：Si 0.08％，Fe≤0.3％，Cu 0.1％，Mn 0.1％，Mg：2.2～2.3％，Cr：0.1～0.2％，Ti：0.15～0.2％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。

进一步，步骤A中铝合金熔炼温度为740～760℃。

进一步，步骤B均质制度为560℃×20h+300℃×8h。

进一步，步骤C挤压机为75MN卧式挤压机，挤压筒直径为380mm。

进一步，步骤C挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收铝合金铸锭挤压过程中产生的热量，保证挤压过程温度不发生变化。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的5系铝合金型材的生产工艺配方中，Cu元素对Al-Mg系合金有固溶强化的作用，可以改变合金析出序列，形成新的强化相，促进硬化速率加快。此外，适量的Cu元素可以使合金铸态组织得到细化，提高硬度；Ti元素可以明显细化5系铝合金晶粒，使组织更加均匀，抑制偏析，减少裂纹和缩孔的出现，从而提高合金塑性，改善成形性。

2、本发明所公开的5系铝合金型材的生产工艺中，5系铝合金铸态组织为粗大的树枝状形态，组织中第二相多为含Fe杂质相，多为针状，长度约几十到几百微米不等，这类富铁相对材料的性能影响很大，故应采取相应措施改变第二相形态，减小变形时产生的应力集中。均质退火实质上是非平衡相溶解以及过饱和元素沉淀的过程，均质退火的参数主要有均匀化温度、保温时间以及冷却方式，其中最主要的因素是均质化保温温度。

通常进行均质化热处理时，采用的温度是0.9～0.95T熔，T熔是铸态合金开始熔化的温度，在固相线以下，但是有时在非平衡固相线以下的温度进行均质化退火时并不能达到消除枝晶、均匀组织的目的，就算能达到，也需要进行很长时间的保温，这对于生产很不利。因此对铸态合金进行高温均质化退火，即退火温度高于非平衡固相线而低于平衡固相线的退火方式。铝合金之所以能进行高温均质化退火，这是因为其表面有致密的氧化膜保护，从而防止在加热过程中氧气等气体渗入而造成的过烧现象；同时在高温作用下更有助于非平衡相逐渐熔于铝基体，使得均质化过程更为完全。

采用单一的560℃较高温度均质化退火时，第二相粒子充分析出，但并未完全达到均匀组织以及组织稳定的目的。本专利所公开的双级均质化退火工艺，首先采用较高温度的均匀化使溶质原子充分扩散，再采用较低温度保温的二级均匀化处理，使第二相粒子弥散析出。使得最终制备的5系铝合金型材表面质量佳且力学性能满足客户需求。

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5系铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：

A、按照如下重量份数比配制5系铝合金原料：Si 0.08％，Fe 0.3％，Cu 0.1％，Mn0.1％，Mg：2.2％，Cr：0.1％，Ti：0.15％，杂质合计0.10％，余量为Al，将配制好的5系铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，铝合金熔炼温度为760℃，将液态铝合金熔铸为铝合金圆铸锭；

B、将步骤A制得的铝合金圆铸锭进行二级均质处理，均质制度为560℃×20h+300℃×8h，然后自然炉冷至440℃；

C、将步骤B均匀化处理后的铝合金圆铸锭置于挤压机中进行挤压，挤压机为75MN卧式挤压机，挤压简直径为380mm，挤压筒的挤压比为67～68，其中铝合金铸锭采用分段梯度加热方式，挤压筒头部的加热温度为490～500℃，中部的加热温度为460～470℃，尾部的加热温度为440～450℃；挤压模具温度为450～460℃，挤压筒加热温度为455～460℃，铝合金铸锭挤压速度控制在2～3m/min，挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收铝合金铸锭挤压过程中产生的热量，保证挤压过程温度不发生变化，得到所需要的铝合金型材；

E、将步骤D冷却后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为1.0％，将拉伸矫直后的铝合金型材停放2h后定尺锯切；

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中按照如下重量份数比配制5系铝合金原料：Si 0.08％，Fe 0.2％，Cu 0.1％，Mn 0.1％，Mg：2.2％，Cr：0.1％，Ti：0.15％，杂质合计0.10％，余量为Al。

对比例

对比例与实施例1的区别在于，步骤B将制得的铝合金圆铸锭进行均质处理，均质制度为560℃×28h，然后自然炉冷至440℃。

根据《GB-T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》对铝合金型材进行拉伸试验，测得屈服强度、抗拉强度和延伸率。实施例1～2与对比例力学性能以及晶间腐蚀的对比见表一：

表一：

	实施例1	实施例2	对比例	国家标准
					屈服强度(Mpa)	230	235	200	195
抗拉强度(Mpa)	100	105	95	90
					延伸率(％)	29.5	30.0	26	25
晶间腐蚀(mm)	0.025	0.03	0.06	/

由表一可以看到，采用本发明所公开生产工艺制备的5系铝合金型材，抗拉强度达230Mpa，屈服强度达100Mpa，断后伸长率达29.5％，抗晶间腐蚀≤0.03mm，5系铝合金型材的力学性能和抗晶间腐蚀能力均得到显著提高，能够满足客户的生产需求。与传统选用5052合金型材出现拉毛、颗粒等表面缺陷降低，型材无拉裂等缺陷相比，采用本发明挤压工艺参数生产的型材，经拉伸试验验证，强度符合要求，断后伸长率明显提高，抗腐蚀能力强。

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5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、按照如下重量份数比配制5系铝合金原料：Si≤≤0.08％，Fe≤0.3％，Cu≤0.1％，Mn≤0.1％，Mg：2.2～2.3％，Cr：0.1～0.2％，Ti：0.15～0.2％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，将配制好的5系铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金圆铸锭；

2.如权利要求1所述5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤A中5系铝合金原料为：Si 0.08％，Fe≤0.3％，Cu 0.1％，Mn 0.1％，Mg：2.2～2.3％，Cr：0.1～0.2％，Ti：0.15～0.2％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。

3.如权利要求1所述5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金熔炼温度为740～760℃。

4.如权利要求1所述5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤B均质制度为560℃×20h+300℃×8h。

5.如权利要求1所述5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤C挤压机为75MN卧式挤压机，挤压筒直径为380mm。

6.如权利要求1所述5系铝合金型材的生产工艺，其特征在于，步骤C挤压筒上装有液氮冷却装置，吸收铝合金铸锭挤压过程中产生的热量，保证挤压过程温度不发生变化。