CN112143947A - 一种高强铝合金材料及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强铝合金材料及其生产工艺，涉及铝合金生产技术领域，所述高强铝合金，以重量百分比计算，包括以下成分：硅≤0.25％，铁≤0.30％，铜≤0.10％，锰0.15％～0.48％，镁4.20％～6.50％，镉≤0.12％，锌≤0.26％，钛≤0.1％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。本发明通过优化配方和生产工艺，生产出高强铝合金，通过测试，抗拉强度、屈服强度和延伸率机械性能参数均明显提高，即改进的高强铝合金在延展性和强度上具有极大的改善，拓展了铝合金在超薄材料领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金生产技术领域，更具体地说，涉及一种高强度铝合金及其生产技术领域。
背景技术
铝合金因其密度低、性价比高、塑性好、导热系数高、耐腐蚀、加工性能强等优点。尤其是A5052型铝合金，具有抗蚀性强、良好的成型加工性能及中等静态强度等特点，是应用最广泛的合金之一，广泛应用于汽车、机械、建筑业等领域，被称为最有前途的合金材料。
目前，A5052型铝合金生产工艺成熟，产量高，用途广。但是，该型合金在成型后存在强度不够或易折弯开裂等缺陷，限制了其在超薄材料领域上的应用，比如电子、汽车、航天等，只能选择不锈钢材料或其他材料替代，但是这些材料又因密度大、导热系数低等因素存在局限性。
发明内容
本发明提供了一种高强度铝合金材料及其生产工艺，以解决现有技术中A5052型铝合金成型后存在强度不够或易折弯开裂等技术问题。
一方面，为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度铝合金材料，以重量百分比计算，包括以下成分：硅≤0.25％，铁≤0.30％，铜≤0.10％，锰0.15％～0.48％，镁4.20％～6.50％，镉≤0.12％，锌≤0.26％，钛≤0.1％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余的含量为铝。
为了更好地降低热裂倾向，提高合金强度，本申请优选配方，优化了镁和锰的比例，以增强铝合金的强度和稳定性。例如：
所述的高强铝合金材料，以重量百分比计算，包括以下成分：硅0.15％，铁0.11％，铜0.08％，锰0.38％，镁6.05％，镉0.06％，钛0.08％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
或，所述的高强铝合金材料，以重量百分比计算，包括以下成分：硅0.10％，铁0.13％，铜0.10％，锰0.40％，镁5.85％，镉0.06％，锌0.15％，钛0.05％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
另一方面，为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种制备高强铝合金材料的加工工艺,包括以下步骤：
(1)熔铸，将高强铝合金的原料按配比在炼熔炉中熔铸成金属锭，加热温度650℃～750℃；
(2)铣面，将所述金属锭表面进行铣面加工制成坯料，使金属锭表面均匀化、光洁；
(3)热轧，将所述坯料经过400-500℃均匀化自然退火，第一次轧制，再经过350-400℃的均匀化自然退火，第二次轧制，最后形成第一道热轧铝卷；
(4)冷轧，将所述热轧铝卷轧制成第二道冷轧铝卷，300～400℃，18小时以上完全退火，轧制成第三道铝卷，清洗矫直工序、回火得到半成品；
(5)精整，所述半成品再次经过回火和矫直工序，最后制成高强铝合金产品。
进一步地，步骤(4)所述完全退火工艺为400℃、24小时以上时间完全退火，再经轧制至压延比率小于10％，得到H32高强铝合金。
进一步地，所述步骤(4)完全退火工艺为360℃、20小时以上时间完全退火，再经轧制至压延比率小于20％，得到H34高强铝合金。
进一步地，所述步骤(4)完全退火工艺为300℃、18小时以上时间完全退火，再经轧制至压延比率小于40％，得到H38高强铝合金。
通过采用上述技术方案，分别得到了H32/34/38高强铝合金。
进一步地，所述第一道热轧铝卷的厚度为5mm,所述第二道冷轧铝卷的厚度为1mm,所述第三道铝卷的厚度为0.1～0.25mm。通过以上技术方案，最终可得到厚度低至0.1mm的超薄型高强度铝卷。
综上所述，本发明取得以下有益效果：
1、本发明的高强铝合金经过配方优化，提高镁和锰的添加量，比现有A5052铝合金具有更高的抗拉强度、屈服强度和延展性，产品厚度可低至0.1mm，具有强度高不易开裂的特点，解决了现有技术中A5052铝合金在超薄材料应用受限的问题；
2、在A5052现有生产条件的基础上进行工艺的优化，节约资源。
具体实施方式
下面各具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
对照例：A5052铝合金，按重量百分比计算，包括：硅0.25％，铜0.10％，镁2.8％，锌0.10％，锰0.10％，铬0.35％，铁0.40％，余量为铝。生产工艺为现有技术的常规工艺，包括熔铸，压延，拉伸，回火等工艺，经过熔铸、铣面、热轧、冷轧等步骤，其中冷轧步骤中，分别经过380℃、22小时以上完全退火，轧制得到H32 A5052铝合金；经过360℃、20小时以上完全退火，轧制得到H34 A5052铝合金；经过300℃、18小时以上完全退火，轧制得到H38 A5052铝合金。
实施例一
本发明提供一种高强铝合金，重量百分比计算，包括以下成分：以重量百分比计算，包括以下成分：硅0.15％，铁0.11％，铜0.08％，锰0.38％，镁6.05％，镉0.06％，钛0.08％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
通过以下步骤制备：
1、熔铸，将原料按上述配比投入炼熔炉中熔铸成金属锭，加热温度650℃～750℃；
2、铣面，将金属锭表面进行铣面加工，使金属锭表面均匀化、光洁，制成坯料；
3、热轧，将坯料经过400～500℃高温均匀化自然退火，轧制，350～400℃均匀化自然退火，消除残余应力，轧制成厚度5mm的热轧铝卷；
4、冷轧，将4mm热轧铝卷经过轧制成1mm厚度铝卷，中间经过400℃、24小时以上完全退火，轧制压延比小于10％、厚度0.1mm铝卷，清洗矫直，得到H32高强铝合金半成品；
5、精整，半成品再次经过回火和矫直工序，最后得到H32高强铝合金产品。
实施例二
与实施例一区别在于，生产步骤(4)中退火温度为360℃、20小时以上完全退火，轧制至压延比小于20％、0.1mm厚度的铝卷，清洗矫直，得到H34高强铝合金半成品，再经过回火和矫直工序，最后得到H34高强铝合金。
实施例三
与实施例一区别在于，生产步骤(4)中退火温度为360℃、20小时以上完全退火，轧制至压延比小于20％、0.1mm厚度的铝卷，清洗矫直，得到H38高强铝合金半成品，再经过回火和矫直工序，最后得到H38高强铝合金。
实施例四
本发明提供一种高强铝合金，重量百分比计算，包括以下成分：硅0.10％，铁0.13％，铜0.10％，锰0.40％，镁5.85％，镉0.06％，锌0.15％，钛0.05％，其他杂质成分≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，余量为铝。
通过以下步骤制备：
1、熔铸，将原料按上述配比投入炼熔炉中熔铸成金属锭，加热温度650℃～750℃；
2、铣面，将金属锭表面进行铣面加工，使金属锭表面均匀化、光洁，制成坯料；
3、热轧，将坯料经过400～500℃高温均匀化自然退火，轧制，350～400℃均匀化自然退火，消除残余应力，轧制成厚度5mm的热轧铝卷；
4、冷轧，将5mm热轧铝卷经过轧制成1mm厚度铝卷，中间经过400℃、24小时以上完全退火，轧制压延比小于10％、厚度0.25mm铝卷，清洗矫直工序，得到H32高强铝合金半成品；
5、精整，半成品再次经过回火和矫直工序，最后得到H32高强铝合金产品。
实施例五
与实施例四区别在于，生产步骤(4)中退火温度为360℃、20小时以上完全退火，经过清洗矫直工序，轧制至压延比小于20％、0.25mm厚度的铝卷，最后清洗矫直得到H34状态半成品，再经过回火和矫直工序，最后得到H34高强铝合金。
实施例六
与实施例四区别在于，生产步骤(4)中退火温度为360℃、20小时以上完全退火，轧制至压延比小于40％、0.25mm厚度的铝卷，最后清洗矫直得到H38状态半成品，再经过回火和矫直工序，最后得到H38高强铝合金。
该发明分别对实施例中制备的H32、H34、H38高强铝合金与同设备生产的A5052型铝合金H32、H34、H38机械性能进行了测试，结果见表1。
测试条件：常温常压。
测试标准：JIS Z2241-2002。
通过表1可见，H32、H34、H38高强铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率均优于H32、H34、H38 A5052铝合金，也就是说改进的高强铝合金在延展性、强度上具有极大的改善。
表1 A5052型铝合金和高强铝合金机械性能参数
Claims (8)
1.一种高强铝合金材料，其特征在于：以重量百分比计算，包括以下成分：硅≤0.25％，铁≤0.30％，铜≤0.10％，锰0.15％～0.48％，镁4.20％～6.50％，镉≤0.12％，锌≤0.26％，钛≤0.1％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
2.如权利要求1所述的高强铝合金材料，其特征在于：以重量百分比计算，包括以下成分：硅0.15％，铁0.11％，铜0.08％，锰0.38％，镁6.05％，镉0.06％，钛0.08％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
3.如权利要求1所述的高强铝合金材料，其特征在于：以重量百分比计算，包括以下成分：硅0.10％，铁0.13％，铜0.10％，锰0.40％，镁5.85％，镉0.06％，锌0.15％，钛0.05％，杂质≤0.15％，其中每种杂质≤0.05％，其余为铝。
4.一种制备如权利要求1-3任一权利要求所述高强铝合金材料的加工工艺，其特征在于,包括以下步骤：
(1)熔铸，将所述高强铝合金的原料按配比熔铸成金属锭，加热温度650℃～750℃；
(2)铣面，将所述金属锭表面进行铣面加工制成坯料；
(3)热轧，将所述坯料经过400～500℃均匀化自然退火，进行第一次轧制，350～400℃的均匀化自然退火后，第二次轧制成第一热轧铝卷；
(4)冷轧，将所述第一道热轧铝卷轧制成第二道冷轧铝卷，经300～400℃、18小时以上完全退火，轧制成第三道铝卷，经清洗矫直工序得到半成品；
(5)精整，所述半成品再次经过回火和矫直工序，最后得到高强铝合金产品。
5.如权利要求4所述制备高强铝合金材料的加工工艺，其特征在于，步骤(4)所述完全退火工艺为400℃、24小时以上时间完全退火。
6.如权利要求4所述制备高强铝合金材料的加工工艺，其特征在于，步骤(4)所述完全退火工艺为360℃、20小时以上时间完全退火。
7.如权利要求4所述制备高强铝合金材料的加工工艺，其特征在于，步骤(4)所述完全退火工艺为300℃、18小时以上时间完全退火。
8.如权利要求4权利要求所述制备高强铝合金材料的工艺，其特征在于，所述第一道热轧铝卷的厚度为5mm，所述第二道冷轧铝卷的厚度为1mm，所述第三道铝卷的厚度0.1～0.25mm。
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