CN111408630A - 一种铝型材的热加工方法及由其制备的铝型材 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种铝型材的热加工方法及由其制备的铝型材，所述加工方法包括步骤：将铝棒送入加热炉中加热至430℃‑560℃出炉，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h；将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，加热保温温度为500℃‑650℃且大于铝棒出加热炉的出炉温度，加热保温时间为2min‑20h；以及将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。本申请的加热炉的加热温度高且可以精准控制加热温度，且升温速率高；此外，高温炉的保温温度高，且高温炉内的每一铝棒的保温温度和保温时间可以精准控制。通过本申请的加热炉和高温炉的热加工之后，铝棒温差小于5℃，并且可以实现合金强化相的充分回溶，以及有效控制含Mn相的析出。

Description

一种铝型材的热加工方法及由其制备的铝型材

技术领域

本申请涉及机械加工技术领域，尤其涉及铝型材的热加工方法及由其制备的铝型材。

背景技术

铝合金挤型材在生产过程中，对于铝棒的加热研究较少，普通6系铝型材对组织的控制，第二相溶解析出的控制要求不高，传统的铝棒加热方式完全可以满足要求。随着合金的更新换代，以及型材的使用领域拓展，对于型材的品质要求越来越高，不仅需要控制常规的力学性能，而且需要调控型材的组织，尤其是第二相的溶解析出控制。

目前传统的铝棒加热方式主要为以下三种：

1、工频炉加热。图1为现有技术中的工频炉加热方式的流程原理示意图，铝棒10以单层纵向方式进入工频炉20，先在工频炉20的升温区21进行加热升温，使铝棒10从室温25℃加热到550℃，用时约1h，升温速率＞500℃/h，可以实现铝棒10的快速升温；然后在工频炉20中的保温区22进行保温，可以控制保温区保温温度，保温温度＜560℃，但是，工频炉一旦成型，由于工频炉加热能力限制，导致保温区本身较短，再加上铝棒的单层纵向保温方式，连续挤压时，铝棒处保温区时间很短，无法调整铝棒保温时间，保温时间＜15min。因此，铝棒10出炉后的温度不均匀，铝棒10表面与心部温差超过10℃，无法实现高合金元素的合金(例如Mg、Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％等)强化相的充分回溶，无法发挥合金的最大固溶强化。

2、燃气炉加热。图2为现有技术中的燃气炉加热方式的流程原理示意图，铝棒10以多层横向方式进入燃气炉30，铝棒10从室温25℃加热到500℃，升温速率慢，＜300℃/h，高温段保温温度较低，温度＜500℃，无法实现高合金元素的合金(例如Mg、Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％等)强化相的充分回溶，若合金含有一定量的Mn元素(例如Mn含量超过0.2wt％)，无法有效的控制含Mn相的析出。而且，一旦设备成型无法调整高温保温时间，为达到温度的均匀性，保温时间一般较长，如加热和保温时间超过3h。

3、燃气炉+永磁炉/感应炉加热。图3为现有技术中的燃气炉+永磁炉/感应炉加热方式的流程原理示意图，铝棒10以单层纵向方式进入燃气炉30，铝棒10从室温25℃加热到430℃，用时约50min，升温速率516℃/h；铝棒10以430℃从燃气炉出炉后，以单根纵向方式进入永磁炉或感应炉40以实现铝棒10快速升温(用时约5min)，但是，永磁炉或感应炉40的加热温度最高为530℃，即高温段加热温度仍然不够高，且温度达到530℃后，铝棒10即出炉，无高温保温过程。而且，出炉后铝棒10温度不均匀，铝棒表面与心部温差超过15℃，由于铝棒温差较大，造成型材截面组织的不均匀性，无法实现高合金元素的合金(例如Mg、Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％等)强化相的充分回溶，若合金含有一定量的Mn元素(例如Mn含量超过0.2wt％)，无法有效的控制含Mn相的析出。

由于传统的铝棒加热方式存在各自的局限性，传统的铝棒加热方式已经不能很好的应对高端产品的生产要求，因而有必要开发一种新型的铝棒加热工艺，以应对越来越高的产品品质要求。

发明内容

为解决现有技术中的铝棒加热温度不够高、无法精准控制铝棒的高温保温温度、以及铝棒的高温保温时间较短，从而导致出炉后的铝棒温差较大，合金强化相无法充分回溶以及无法有效控制含Mn相的析出，本发明的第一个方面提供一种铝型材的热加工方法，包括步骤：

将铝棒送入加热炉中加热至430℃-560℃出炉，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h；

将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，加热保温温度为500℃-650℃且大于等于铝棒出加热炉的出炉温度，加热保温时间为2min-20h；以及将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

进一步地，所述铝棒出加热炉的出炉温度为530℃-560℃，所述铝棒出高温炉的出炉温度550℃-570℃。

进一步地，所述加热炉设有至少4个加热区，从所述加热炉的入口到出口的所述加热区各自设定的加热温度依次升高，且所述加热炉的加热长度为4-7米。

进一步地，所述加热保温时间为9min-3h。

进一步地，所述加热保温时间为所述铝棒的一挤压循环时间与高温炉内容纳的铝棒数量的乘积。

进一步地，所述铝棒以单层纵向方式进入所述加热炉，所述铝棒以单层横向方式进入所述高温炉，所述加热炉为燃气炉，所述高温炉为电加热保温炉。

进一步地，所述高温炉中设有若干风机，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：开启或关闭所述若干风机中的一个或多个。

进一步地，所述高温炉的纵向上设有若干纵向温度调节区，每一所述纵向温度调节区横向上设有两个温度调节点，相应地，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：

调节所述温度调节点的温度以控制对应的所述纵向温度调节区的加热保温温度。

进一步地，所述铝棒中的Mg含量超过1.0wt％，Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％，且Mn含量超过0.2wt％。

本发明的第二个方面提供一种采用上述铝型材的热加工方法制备的铝型材。

与现有技术相比较，本发明的优势在于：

本申请的加热炉的加热温度高且可以精准控制加热温度，且升温速率高；此外，高温炉的加热保温温度高，且高温炉内的每一根铝棒的加热保温温度和加热保温时间可以精准控制。通过本申请的加热炉和高温炉的热加工之后，铝棒的表面与心部、头部与尾部的各自温差均小于5℃，整个铝型材的截面均匀性好，并且可以实现合金强化相的充分回溶，以及有效控制含Mn相的析出，含Mn相析出细小均匀、弥散，无聚集长大粗化。

附图说明

图1为现有技术中的工频炉加热方式的流程原理示意图；

图2为现有技术中的燃气炉加热方式的流程原理示意图；

图3为现有技术中的燃气炉+永磁炉/感应炉加热方式的流程原理示意图；

图4为本申请的铝棒热加工方法的流程原理示意图；

图5为本申请的高温炉的纵向温度调节区和温度调节点的示意图；

图6为本申请的高温炉容纳的不同数量的铝棒进行加热保温的两种实施方式示意图。

附图标记：

10-铝棒、20-工频炉、21-升温区、22-保温区、30-燃气炉、40-永磁炉/感应炉、50-加热炉、60-高温炉、611-第一纵向温度调节区、612-第二纵向温度调节区、613-第三纵向温度调节区、614-第四纵向温度调节区、6111-第一温度调节点、6112-第二温度调节点、6121-第三温度调节点、6122-第四温度调节点、6131-第五温度调节点、6132-第六温度调节点、6141-第七温度调节点、6142-第八温度调节点。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，详细阐述本发明的优势。

如图4所示，本申请提供一种铝型材的热加工方法，包括以下步骤：

S1：将铝棒送入加热炉中加热至430℃-560℃出炉，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h；

在该步骤中，出炉温度430℃-560℃与升温速率＞500℃/h需同时满足，从而保证铝棒10在加热炉50中可以快速升至高温。例如，铝棒10从室温25℃加热到550℃，用时约40min，升温速率787.5℃/h。优选地，所述铝棒10出加热炉50的出炉温度为530℃-560℃。

优选地，所述铝棒10以单层纵向方式进入所述加热炉50。优选地，所述加热炉50为改进后的燃气炉。现有技术中燃气炉+永磁炉/感应炉的加热方式的燃气炉加热炉长度只有3-4米，加热区仅设置3个，铝棒出加热炉后的最高出炉温度只能达到430℃。本申请的改进后的燃气炉设有至少4个加热区，且所述加热炉的加热长度为4-7米。优选地，本申请的燃气炉设有4-6个加热区，加热长度为4-7米。因此，相比于现有技术中的燃气炉+永磁炉/感应炉加热方式中的加热炉(铝棒也是以单层纵向方式进入燃气炉)，本申请的燃气炉的加热效率更高，能够加热到更高的出炉温度。本申请的燃气炉最大加热能力可达到560℃，加热温度通过设置各个加热区的带有加热程序的温度控制系统对各个加热区的加热温度进行精确控制。实际操作是调整温度控制面板，根据工艺要求，直接设定具体的加热温度，可以精准控制加热温度。各个加热区的加热温度独立设定，各个加热区的加热温度可相同或不同。优选地，所述加热炉从所述加热炉的入口到出口的所述加热区各自设定的加热温度依次升高以逐渐升温，或者所述加热区各自设定的加热温度均相同以最快加热到高温。值得注意的是，该步骤中只需保证铝棒10的出加热炉50的出炉温度为430℃-560℃与升温速率＞500℃/h即可，并不具体限定加热炉的各个加热区的温度值。根据实际需求，可以适应性调整各个加热区的加热温度值。例如，当燃气炉设有4个加热区时，从燃气炉入口到出口处的加热区的温度依次设定为550℃、550℃、550℃和550℃，加热时间分别为10分钟；或者，从燃气炉入口到出口处的加热区的温度依次设定为430℃、500℃、530℃和550℃，加热时间分别为10分钟。以上两个示例仅仅是为了解释燃气炉的加热区温度设定操作步骤的范例，本发明并不限制于以上描述的范例。

此外，现有技术中燃气炉加热方式中的加热温度虽然也可调整，但是，现有技术中的燃气炉30中采用多层横向加入方式，往往一次性加入铝棒10的数量超过200根，根据热量守恒，需要加热较长的时间才能使铝棒10升至高温并且内外热透(指内外温差小且均达到高温)。在长时间的加热过程中，如果温度达到550℃(燃气炉内的空气温度局部超过570℃)，容易造成铝棒10，尤其是铝棒10表面的低熔点相溶解，即容易产生过烧现象，所以，现有技术中燃气炉加热方式中的铝棒10的加热温度一般低于500℃，而且无法有效的调整铝棒10保温时间。本申请的燃气炉是单层纵向加热，一次加热铝棒10数量相对较少，根据热量守恒，同等加热条件下，加热时间短，铝棒10从进燃气炉到出燃气炉的加热时间为1h，而且铝棒10内外受热均匀，即使加热到550℃也不会产生过烧现象。因此，本申请的加热炉的加热温度高且升温速率高。

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，加热保温温度为500℃-650℃且大于等于铝棒出加热炉的出炉温度，加热保温时间为2min-20h；

在该步骤中，加热保温温度为500℃-650℃且大于等于所述铝棒10出加热炉50的出炉温度，加热保温时间为2min-20h需同时满足。

所述“加热保温”是指以下两种情形之一：先加热后保温或者仅保温。

所述“加热保温温度”是指：当所述加热保温为先加热后保温时，所述加热保温温度为加热温度和保温温度；当所述加热保温为仅保温时，所述加热保温温度为保温温度。

所述“加热保温时间”是指：当所述加热保温为先加热后保温时，所述加热保温时间为加热时间和保温时间；当所述加热保温为仅保温时，所述加热保温时间为保温时间。

优选地，所述高温炉60为电加热保温炉。优选地，所述高温炉60为

电加热保温炉。高温炉60的加热能力最高可达到650℃，加热温度的高低，可通过调整与加热程序连接的温度控制面板，根据工艺要求，直接设定具体精确的加热保温温度，因此，本申请的高温炉的加热保温温度可以精准控制。优选地，所述加热保温温度为550℃-570℃。

优选地，所述铝棒10以单层横向方式进入所述高温炉60。本申请的高温炉60通过纵向温度调节区和温度调节点可实现精确控制每一根铝棒的温度。优选地，所述高温炉60在纵向上设有若干纵向温度调节区，所述每一纵向温度调节区横向上设有两个温度调节点，相应地，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：调节所述温度调节点的温度以控制对应的所述纵向温度调节区的加热保温温度。所述高温炉60的纵向温度调节区的数量可以根据需要设置，纵向温度调节区的数量越多，温度调控越精确。优选地，所述纵向温度调节区的数量为1-8。优选地，所述温度调节点的总数为1-16。如图5所示，在高温炉60的纵向上设置了四个纵向温度调节区和8个温度调节点，每一个纵向温度调节区的加热保温温度通过其两端的温度调节点控制，以实现分模块、分段控制所述高温炉60的纵向温度，从而可以使所述高温炉60内的铝棒10的温度调控更精确。值得注意的是，纵向温度调节区之间是互相连通的，通过在某一纵向温度调节区的两端设置温度调节点，对所述高温炉60内的横向放置的铝棒的首部和尾部同时加热，如果相对的两个温度调节点设置为相同温度，两个温度调节点释放的热能量在该纵向温度调节区内进行热交换，经过一定时间之后，可以使铝棒快速升温且首尾温差小。如果根据实际需求，需要使铝棒具有一定的温度梯度，则只需将相对的两个温度调节点设置为不同温度即可，但是加热时间不宜过长，否则，由于纵向温度调节区的热交换，铝棒的温度将趋于一致，无法保持温度梯度。示例地，如图5所示，所述高温炉从入口到出口依次设置第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612、第三纵向温度调节区613、第四纵向温度调节区614，在第一纵向温度调节区611的两端分别设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的两端分别设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区的两端分别设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132，在第四纵向温度调节区614的两端分别设置第七温度调节点6141和第八温度调节点6142。如果想要保持从入口到出口的各个纵向温度调节区的加热保温温度依次升高，例如，第一纵向温度调节区611的加热保温温度为500℃，第二纵向温度调节区612的加热保温温度为520℃，第三纵向温度调节区613的加热保温温度为530℃，第四纵向温度调节区614的加热保温温度为650℃，需要将第一温度调节点6111和第二温度调节点6112的温度均设置为500℃，将第三温度调节点6121和第四温度调节点6122的温度均设置为520℃，将第五温度调节点6131和第六温度调节点6132的温度均设置为530℃，将第七温度调节点6141和第八温度调节点6142的温度均设置为650℃；或者，先依次升高，然后恒温不变，例如，第一纵向温度调节区611的加热保温温度为500℃(需要将第一温度调节点6111和第二温度调节点6112的温度均设置为500℃)，第二纵向温度调节区612的加热保温温度为520℃(需要将第三温度调节点6121和第四温度调节点6122的温度均设置为520℃)，第三纵向温度调节区613的加热保温温度为550℃(需要将第五温度调节点6131和第六温度调节点6132的温度均设置为550℃)，第四纵向温度调节区614的加热保温温度为550℃(需要将第七温度调节点6141和第八温度调节点6142的温度均设置为550℃)，假设高温炉内容纳4根铝棒10，则可以通过调整8个温度调节点的温度值来控制4根铝棒10在4个纵向温度调节区内的加热保温温度。值得注意的是，图5中的温度调节点设置于纵向温度调节区的两端，但是，根据实际需要，温度调节点也可以设置在所述纵向温度调节区的横向上的其他适宜位置，本申请所包含的范围并不局限于图5所示内容。各个温度调节点可以独立设定温度，以此独立地控制各个纵向温度调节区的加热保温温度。

对于单层加热而言，横向加热方式比纵向加热方式更节省设备空间。例如，铝棒10纵向长度为1m，直径0.203m，假定存储20根铝棒10，则单层横向铝棒10理论需求空间＝0.203*20≈4m，单层纵向铝棒10理论需求空间＝1m*20＝20m，两者差异16m。假设采取多层加热方式，则铝棒10不能单纯的直接接触叠成多层，每层之间需要分开，则高温保温炉设计复杂，加热过程中加热循环不佳，铝棒10温度的均匀性反而没有单层控制精确。

优选地，所述高温炉60中设有若干风机，例如，在某一纵向温度调节区的横向上的两端各设置了至少一个风机，从而加速所述纵向温度调节区在横向上的热交换，从而促进铝棒的快速升温及首尾温度更均匀。进一步地，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：开启或关闭所述若干风机中的一个或多个。

每一所述铝棒在所述高温炉60中的加热保温时间(即在高温炉内的停留时间)由以下三个因素共同决定：1.型材材质、型材性能及组织要求；2.挤压循环时间；3.高温炉中铝棒数量。因为铝型材的整个生产过程是连续进行的，现有技术中铝棒加热工艺均无法调整铝棒的加热保温时间，例如，对于现有技术中的工频炉加热方式，铝棒以单层纵向方式加热保温，工频炉一旦成型，由于工频炉加热能力限制，导致保温区本身较短，再加上铝棒的单层纵向保温方式，连续挤压时，铝棒处保温区时间很短，无法调整铝棒保温时间，保温时间＜15min；对于现有技术中的燃气炉加热方式，铝棒以多层横向方式加热保温，保温时间无法调整，且升温和保温总计时间较长，大于3h。而本申请的铝棒在高温炉中是以单层横向方式加热保温，生产是连续进行的，当前一个从高温炉出炉后的铝棒挤压完成后，高温炉中的出口处的第一个铝棒恰好能够瞬间地从高温炉中完整地出炉，依次类推。对于特定的铝型材和特定的加工设备和生产工艺而言，型材材质、型材性能及组织要求和挤压循环时间都是固定不变的，因此，本申请可以通过调整高温炉内的铝棒数量控制铝棒在高温炉内的停留时间，高温炉中每多加一根铝棒，则所述高温炉中的所述铝棒在高温炉中多停留一个挤压循环时间。因此，在高温炉的操作面板上只能设定加热保温温度，不设定加热保温时间，通过增减高温炉60内的铝棒数量即可实现调整铝棒的加热保温时间。优选地，所述一个挤压循环时间为2min-30min。优选地，所述高温炉60内最多能够容纳40根铝棒。优选地，所述铝棒10的加热保温时间为一挤压循环时间的正整数倍。优选地，所述铝棒10的加热保温时间为一挤压循环时间与高温炉内容纳的铝棒数量的乘积。因此，本申请的所述高温炉60内的铝棒的加热保温时间最小为2min，最大为20h。优选地，所述加热保温时间为9min-3h。优选地，所述加热保温时间为30min-100min。例如，当正整数为1时，假定循环时间为9min，即高温炉60中仅容纳一根铝棒10，且该铝棒10在高温炉60中的停留时间(即加热保温时间)为9min。高温炉中每多加一根铝棒，则所述高温炉中的所述铝棒在高温炉中多停留9min。假设本申请的所述高温炉60最多容纳20根铝棒，图5为高温炉60中容纳不同数量的铝棒10的两种实施方式，图6上图所示为在一个挤压循环时间内，高温炉60中仅容纳一根铝棒10进行加热保温，换句话说，该铝棒10在高温炉60中的加热保温时间(即从进高温炉60到出高温炉60的停留时间)与一个挤压循环时间相同，即为9min。图6下图所示为当高温炉60中能够容纳的铝棒数量最多为20根时，由于高温炉60中出口处的铝棒10只有在前一个出高温炉60后的铝棒10被挤压成型之后才能出高温炉60，以此做到时间上恰好衔接，因此，某一铝棒10从进高温炉60到出高温炉60的停留时间(即在高温炉60中的加热保温时间)等于20个挤压循环时间，则某一铝棒10在高温炉60中的停留时间为20*9min＝180min＝3h。本申请的上述挤压循环时间为9min仅是示例，并不构成对本申请技术方案的唯一限定。相反，高温炉60中容纳的铝棒10的数量每减少一个，意味着在高温炉60中的铝棒10的停留时间也相应减少一个挤压循环时间，也就是说，本申请可以通过调整控制高温炉60中容纳的铝棒10数量来控制铝棒10在保温炉中的停留时间(即加热保温时间)。

S3：将从高温炉60出炉后的铝棒10挤压成型。

通过本申请的上述步骤S1和步骤S2，从所述高温炉60出炉后的所述铝棒10的表面与心部、头部与尾部的各自温差均小于5℃。例如，铝棒10在高温保温炉进行550℃保温，保温时间1.5h，出炉挤压。此时测量铝棒10表面温度约550℃，心部温度约546℃，表面与心部温差小于5℃，头部与尾部均约为550℃，头部与尾部的温差为零。温差小主要是由高温炉60保证，一方面保温温度要高，另一方面，保温时间要足够，才能使铝棒10充分加热，无论是铝棒10的表面与心部、还是铝棒10的头部与尾部的各自温差均小于5℃，因此，整个铝型材的截面均匀性好。

此外，本申请可以通过调节加热炉50的加热温度，高温炉60的加热保温温度以及加热保温时间实现合金成分的充分固溶，强化相析出少(如Mg₂Si强化相，或者含Cu强化相)，尤其是晶粒内部的析出相少，强化相固溶效果好。即可以实现低合金成分的充分固溶，又可以实现高合金成分的充分固溶。本申请对铝棒10的成分无特定要求，应用范围广。本申请的热加工方法不仅可用于普通铝型材的生产，而且可用于对组织调控有严苛要求的高端铝型材生产。例如，Mg含量超过1.0wt％，Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％，且Mn含量超过0.2wt％的合金更能发挥本发明的优势，本申请的技术方案能够实现Mg、Si含量超过1.0wt.％，Cu含量超过0.5wt.％等合金强化相的充分回溶，而且有效控制含Mn相的析出，其中，“控制”指的是通过参数的调整使含Mn析出的形态达到良好的状态，含Mn相析出细小均匀、弥散，无聚集长大粗化，即有利于强度的提高，并且不会因为Mn相的过分长大而影响后续的阳极氧化质量。

实施例1

S1：将室温的铝棒以单层纵向方式送入加热炉中加热，依次设置加热炉的从入口到出口的4个加热区的加热温度均为430℃，加热长度为4米，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h，当所述铝棒的温度达到430℃出加热炉；

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，高温炉中容纳20根铝棒，高温炉从入口到出口依次设有第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612、第三纵向温度调节区613、第四纵向温度调节区614，在第一纵向温度调节区611的横向设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的横向设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区613的横向设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132，在第四纵向温度调节区614的横向设置第七温度调节点6141和第八温度调节点6142。

依次设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112的温度值为500℃，第三温度调节点6121和第四温度调节点6122的温度值为520℃，第五温度调节点6131和第六温度调节点6132的温度值为540℃，第七温度调节点6141和第八温度调节点6142的温度值为540℃，也就是说，从加热炉出来的430℃的铝棒依次在第一纵向温度调节区611至第三纵向温度调节区613中加热升温，然后在第四纵向温度调节区614中以540℃保温，一个挤压循环时间为9min，高温炉内的每一铝棒从进入到出高温炉的加热保温时间共计为3h；以及

S3：将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

实施例2

S1：将室温的包含0.978wt.％Mg、0.762wt.％的Si、0.714wt.％的Cu、0.074wt.％的Mn、余量为Al的铝棒以单层纵向方式送入加热炉中加热，依次设置加热炉的从入口到出口的4个加热区的加热温度均为560℃，加热长度为5米，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h，当所述铝棒的温度达到560℃出加热炉；

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，高温炉中容纳1根铝棒，高温炉从入口到出口依次设有第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612、第三纵向温度调节区613、第四纵向温度调节区614，在第一纵向温度调节区611的横向设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的横向设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区613的横向设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132，在第四纵向温度调节区614的横向设置第七温度调节点6141和第八温度调节点6142。依次设置第一温度调节点6111、第二温度调节点6112、第三温度调节点6121、第四温度调节点6122、第五温度调节点6131、第六温度调节点6132、第七温度调节点6141和第八温度调节点6142的温度值均为560℃，也就是说，从加热炉出来的560℃的铝棒在第一纵向温度调节区611至第四纵向温度调节区614中以560℃保温，一个挤压循环时间为2min，高温炉内的每一铝棒从进入到出高温炉的保温时间共计为2min；以及

S3：将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

实施例3

S1：将室温的铝棒以单层纵向方式送入加热炉中加热，依次设置加热炉的从入口到出口的5个加热区的加热温度依次为530℃、535℃、540℃、545℃和550℃，加热长度为7米，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h，当所述铝棒的温度达到550℃出加热炉；

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，高温炉中容纳40根铝棒，高温炉从入口到出口依次设有第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612、第三纵向温度调节区613、第四纵向温度调节区614，在第一纵向温度调节区611的横向设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的横向设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区613的横向设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132，在第四纵向温度调节区614的横向设置第七温度调节点6141和第八温度调节点6142。依次设置第一纵向温度调节区611的第一温度调节点6111和第二温度调节点6112温度值为560℃，第二纵向温度调节区612的第三温度调节点6121和第四温度调节点6122温度值为570℃，第三纵向温度调节区613的第五温度调节点6131和第六温度调节点6132温度值为570℃，第四纵向温度调节区614的第七温度调节点6141和第八温度调节点6142温度值为570℃，也就是说，从加热炉出来的550℃的铝棒在第一纵向温度调节区611和第二纵向温度调节区612中加热升温，然后在第三纵向温度调节区613和第四纵向温度调节区614中以570℃保温，一个挤压循环时间为30min，高温炉内的每一铝棒从进入到出高温炉的加热保温时间共计为20h；以及

S3：将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

实施例4

S1：将室温的铝棒以单层纵向方式送入加热炉中加热，设置加热炉的从入口到出口的5个加热区的加热温度均为500℃，加热长度为7米，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h，当所述铝棒的温度达到500℃出加热炉；

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，高温炉中容纳5根铝棒，高温炉从入口到出口依次设有第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612和第三纵向温度调节区613，在第一纵向温度调节区611的横向设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的横向设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区613的横向设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132。依次设置第一纵向温度调节区611的第一温度调节点6111和第二温度调节点6112温度值为530℃，第二纵向温度调节区612的第三温度调节点6121和第四温度调节点6122温度值为570℃，第三纵向温度调节区613的第五温度调节点6131和第六温度调节点6132温度值为570℃，也就是说，从加热炉出来的500℃的铝棒在第一纵向温度调节区611和第二纵向温度调节区612中加热升温，然后在第三纵向温度调节区613中以570℃保温，一个挤压循环时间为6min，高温炉内的每一铝棒从进入到出高温炉的加热保温时间共计为30min；以及

S3：将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

实施例5

S1：将室温的铝棒以单层纵向方式送入加热炉中加热，依次设置加热炉的从入口到出口的6个加热区的加热温度均为550℃，加热长度为6米，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h，当所述铝棒的温度达到550℃出加热炉；

S2：将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，高温炉中容纳10根铝棒，依次设有第一纵向温度调节区611、第二纵向温度调节区612和第三纵向温度调节区613，在第一纵向温度调节区611的横向设置第一温度调节点6111和第二温度调节点6112，在第二纵向温度调节区612的横向设置第三温度调节点6121和第四温度调节点6122，在第三纵向温度调节区613的横向设置第五温度调节点6131和第六温度调节点6132。6个温度调节点的温度值均为550℃，也就是说，从加热炉出来的550℃的铝棒在高温炉中以550℃保温，一个挤压循环时间为10min，高温炉内的每一铝棒从进入到出高温炉的保温时间共计为100min；以及

S3：将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

实施例1-5的效果验证：

验证方法：

(1)温差验证：对本申请热加工后的铝棒采用接触式测温仪进行温度测量：通过将接触式测温仪直接贴于铝棒的首部、尾部、以及侧表面以测量首部、尾部以及表面温度；并将测温仪插入深入铝棒心部的孔中以测量铝棒心部温度(为便于测量本申请热处理后的铝棒心部温度，铝棒在热处理之前已预先被钻一深至心部的孔)，计算铝棒表面和心部温差，以及首部与尾部温差。

(2)含Mn相析出效果验证：对本申请热加工后的铝棒进行制样，然后采用扫描电镜进行微观组织观测，以验证含Mn相析出的效果；或者，观察后道阳极氧化的效果以验证含Mn相析出的效果。

(3)强化相固溶效果验证：对挤压淬火后的铝型材进行制样，然后采用透射电镜进行微观组织观测，以验证强化相固溶的效果；或者，测试将经过本申请热加工后的铝型材按照GB/T 228.1-2010进行室温拉伸试验，检测仪器为电子万能拉伸试验机(UTM5105)，通过铝型材的力学性能验证强化相固溶的效果。

结论：

实施例1-5的铝棒的表面和心部温差≤5℃，首部与尾部温差≤5℃因此，铝棒的温差小。

铝棒在电镜下观察到的微观强化相析出少(如Mg₂Si强化相，或者含Cu强化相)，尤其是晶粒内部的强化析出相少，因此，强化相固溶效果好；采用本申请的热加工方法获得的各种成分配比的铝型材的力学性能均优良，例如，实施例2中的铝型材的抗拉强度为395MPa，屈服强度为385MPa，延伸率为6％，因此，强化相固溶效果好。优选地，采用本申请的热加工方法获得的铝型材的抗拉强度为375～415MPa，屈服强度为365～405MPa，延伸率≥5％。

铝棒在电镜下观察到的含Mn相析出细小均匀、弥散，无聚集长大粗化，因此，Mn相析出控制良好；经过本申请热加工处理后的铝型材在后道的阳极氧化效果光亮，因此，Mn相析出控制良好。

综上所述，本申请的加热炉50的加热温度高且可以精准控制加热温度，且升温速率高；此外，高温炉60的加热保温温度高，且高温炉60内的每一根铝棒10的加热保温温度和加热保温时间可以精准控制。通过本申请的加热炉50和高温炉60的热加工之后，铝棒10的表面与心部、头部与尾部的各自温差均小于5℃，并且可以实现合金强化相的充分回溶，以及有效控制含Mn相的析出，含Mn相析出细小均匀、弥散，无聚集长大粗化。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种铝型材的热加工方法，其特征在于，包括步骤：

将铝棒送入加热炉中加热至430℃-560℃出炉，控制所述铝棒的升温速率＞500℃/h；

将从加热炉出炉后的铝棒送入高温炉中加热保温，加热保温温度为500℃-650℃且大于等于铝棒出加热炉的出炉温度，加热保温时间为2min-20h；以及将从高温炉出炉后的铝棒挤压成型。

2.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述铝棒出加热炉的出炉温度为530℃-560℃，所述铝棒出高温炉的出炉温度550℃-570℃。

3.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述加热炉设有至少4个加热区，从所述加热炉的入口到出口的所述加热区各自设定的加热温度依次升高，且所述加热炉的加热长度为4-7米。

4.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述加热保温时间为9min-3h。

5.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述加热保温时间为所述铝棒的一挤压循环时间与高温炉内容纳的铝棒数量的乘积。

6.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述铝棒以单层纵向方式进入所述加热炉，所述铝棒以单层横向方式进入所述高温炉，所述加热炉为燃气炉，所述高温炉为电加热保温炉。

7.如权利要求1所述铝型材的热加工方法，其特征在于，所述高温炉中设有若干风机，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：开启或关闭所述若干风机中的一个或多个。

8.如权利要求1所述的铝型材的热加工方法，其特征在于，其中，所述高温炉的纵向上设有若干纵向温度调节区，每一所述纵向温度调节区横向上设有两个温度调节点，相应地，所述铝型材的热加工方法进一步包括步骤：

调节所述温度调节点的温度以控制对应的所述纵向温度调节区的加热保温温度。

9.如权利要求1-8中任一所述的铝型材的热加工方法，其特征在于，所述铝棒中的Mg含量超过1.0wt％，Si含量超过1.0wt％，Cu含量超过0.5wt％，且Mn含量超过0.2wt％。

10.一种采用权利要求1-9中任一所述的铝型材的热加工方法制备的铝型材。

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