CN112226656A - 一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种Al‑Mg‑Mn‑Er系铝合金挤压制品的生产工艺，包括以下步骤：A)制备铝合金铸锭；B)将所述铝合金铸锭进行挤压，所述挤压的锭温为430～500℃，筒温为420～460℃；C)将挤压后的铝合金铸锭进行拉伸，所述拉伸率为1.5％～3.5％，得到Al‑Mg‑Mn‑Er系铝合金挤压制品。本申请在制备Al‑Mg‑Mn‑Er系铝合金挤压制品的过程中，通过采用挤压和拉伸工艺制备了铝合金挤压制品，且通过挤压和拉伸过程中相关参数的限定，使得铝合金挤压制品的屈服强度、抗拉强度、延伸率以及晶间腐蚀都能够满足性能要求。

Description

一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺。
背景技术
Al-Mg系铝合金是以镁为主要合金元素的铸造铝合金。镁的含量范围在0.5～13wt％，按照化学成分可分为Al-Mg一元合金、Al-Mg-Zn合金以及Al-Mg-Si等多元合金。
在Al-Mg系合金中，镁在铝中的溶解度大，且两者原子半径相差悬殊，强化效果显著，综合性能良好，但是经自然时效或人工时效后，过饱和固溶体分解形成粗大的脆性相质点，沿晶界析出会是合金的力学性能和抗腐蚀性能恶化。
针对上述Al-Mg系合金的特点，其为不可热处理强化的铝合金，挤压产品的状态多为H112状态(热挤压成型)或O态(退火状态)。因此，Al-Mg系合金挤压工艺的研究对该种合金性能的提升具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺，该生产工艺制备的铝合金挤压制品可以满足屈服强度、抗拉强度、延伸率和晶间腐蚀的性能要求。
有鉴于此，本申请提供了一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺，包括以下步骤：
A)制备如下成分的铝合金铸锭：0.7～1.3wt％的Mn、5.5～6.5wt％的Mg、0.02～0.12wt％的Zr、0.1～0.3wt％的Er、≤0.4wt％的Si、≤0.4wt％的Fe、≤0.1wt％的Cu、≤0.2wt％的Zn和余量的Al；
B)将所述铝合金铸锭进行挤压，所述挤压的锭温为430～500℃，筒温为420～460℃；
C)将挤压后的铝合金铸锭进行拉伸，所述拉伸的拉伸率为1.5％～3.5％，得到Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品。
优选的，所述铝合金铸锭为型材铸锭，所述挤压的锭温为430～470℃，所述挤压的筒温为420～450℃。
优选的，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.5～1.5m/min。
优选的，所述铝合金铸锭为管材铸锭，所述挤压的锭温为450～500℃，筒温为430～460℃。
优选的，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.3～1.0m/min。
优选的，所述拉伸率为1.5～3.0％。
本申请提供了一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺，包括以下步骤：制备符合成分规定的铝合金铸锭，将所述铝合金铸锭进行挤压和拉伸；本申请在制备Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的过程中，通过采用挤压和拉伸工艺制备了铝合金挤压制品，且通过挤压和拉伸过程中相关参数的限定，使得铝合金挤压制品的屈服强度、抗拉强度、延伸率以及晶间腐蚀都能够满足性能要求。
附图说明
图1为本发明Al-Mg-Mn-Cr系铝合金等温压缩时的真应力-真应变曲线图；
图2为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金变形量为50％的加工图；
图3为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金在450℃/0.01s-1下的峰值区组织照片；
图4为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭型材在430℃下的成型照片；
图5为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭型材在450℃下的成型照片；
图6为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭型材在470℃下的成型照片；
图7为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭型材在500℃下的成型照片；
图8为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭管材在430℃下的成型照片；
图9为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭管材在450℃下的成型照片；
图10为Al-Mg-Mn-Cr系铝合金铸锭型材在不同拉伸率下的力学性能曲线图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于目前Al-Mg-Mn-Er系铝合金属于热挤压成型产品的现状，本申请欲提供一种采用挤压工艺和拉伸工艺替代热挤压成形工艺的铝合金挤压制品的制备方法，该制备方法通过对Al-Mg-Mn-Er系铝合金的挤压工艺和拉伸工艺研究，填补了Al-Mg-Mn-Er系铝合金工艺空白，且使得该种铝合金挤压制品具有较好的力学性能。本发明实施例公开了一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺，包括以下步骤：
A)制备如下成分的铝合金铸锭：0.7～1.3wt％的Mn、5.5～6.5wt％的Mg、0.02～0.12wt％的Zr、0.1～0.3wt％的Er、≤0.4wt％的Si、≤0.4wt％的Fe、≤0.1wt％的Cu、≤0.2wt％的Zn和余量的Al；
B)将所述铝合金铸锭进行挤压，所述挤压的锭温为430～500℃，筒温为420～460℃；
C)将挤压后的铝合金铸锭进行拉伸，所述拉伸率为1.5％～3.5％，得到Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品。
在Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的制备过程中，本申请首先进行铝合金铸锭的制备，所述铝合金铸锭的制备过程按照本领域技术人员熟知的方式进行，对此本申请没有特别的限制，在本申请中，所述铝合金铸锭可以制备成铝合金型材铸锭，也可以制备成铝合金管材铸锭。制备得到的铝合金铸锭的成分具体为：0.7～1.3wt％的Mn、5.5～6.5wt％的Mg、0.02～0.12wt％的Zr、0.1～0.3wt％的Er、≤0.4wt％的Si、≤0.4wt％的Fe、≤0.1wt％的Cu、≤0.2wt％的Zn和余量的Al。
按照本发明，然后将铝合金铸锭进行挤压，所述挤压的锭温为430～500℃，筒温为420～460℃；更具体地，所述挤压的铸锭为型材铸锭，所述挤压的锭温为430～470℃，所述挤压的筒温为420～450℃，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.5～1.5m/min，在具体实施例中，所述挤压的锭温为430℃、440℃、450℃、460℃、470℃，所述挤压的筒温为420℃、430℃、440℃、450℃，所述模具温度为400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃，挤压速度为0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1.0m/min、1.1m/min、1.2m/min、1.3m/min、1.4m/min、1.5m/min；所述挤压的铸锭为管材铸锭，所述挤压的锭温为450～500℃，筒温为430～460℃，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.3～1.0m/min，在具体实施例中，所述挤压的锭温为450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃，所述挤压的筒温为430℃、440℃、450℃、460℃，所述模具温度为400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃，挤压速度为0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1.0m/min；所述挤压速度不在上述范围内则铝合金铸锭的表面和成型不好，超过最大值容易压裂。
在挤压完成后，则将挤压后的铝合金铸锭进行拉伸，所述拉伸率为1.5～3.5％，即得到Al-Mg-Mn-Er系铝合金。为了提高铝合金挤压制品的稳定性，在具体实施例中，所述拉伸率为1.5％、1.8％、2.0％、2.2％、2.5％、2.8％或3.0％；所述拉伸率过低则铝合金挤压制品的屈服强度较低。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
制备如下成分的铝合金铸锭：0.7～1.3wt％的Mn、5.5～6.5wt％的Mg、0.02～0.12wt％的Zr、0.1～0.3wt％的Er、≤0.4wt％的Si、≤0.4wt％的Fe、≤0.1wt％的Cu、≤0.2wt％的Zn和余量的Al；
将制备得到的铝合金铸锭进行热压缩模拟实验，变形温度分别为：500℃、450℃、400℃、350℃、300℃、250℃；应变速率分别为:0.001s-1，0.01s-1，0.1s-1，1s-1，10s-1；应变量为：0.7；流变应力是描述合金高温变形行为的重要表征，真应力-真应变曲线能清楚反映流变应力与变形条件之间的关系，也是合金高温变形过程中内部组织变化的宏观体现；Al-Mg-Mn-Cr系铝合金等温压缩时的真应力-真应变曲线如图1所示；由图1可知，Al-Mg-Mn-Cr系合金的稳态流变应力随着应变温度的升高而减小，随着应变速率的升高而增大；
绘制铝合金在变形量为50％的加工图，如图2所示，从图2中可以看出，在变形量为50％时，Al-Mg-Mn-Cr系铝合金的失稳区主要集中在低温区和高应变速率区，而安全区主要集中在加工图右下角区域，其优化区间为：450℃～500℃，0.008s-1～0.08s-1；
对Al-Mg-Mn-Cr系合金在峰值区组织与失稳区组织对比，图3为合金在峰值区的组织，可以看到峰值区合金组织变形较为均匀，晶内存在亚晶，具有典型的动态回复特征，软化程度较高。
实施例1
将上述制备得到的铝合金铸锭根据上述热塑性实验结果，并结合工业化条件设备状况，对EL5625型材铸锭和管材铸锭及组织性能影响研究；设定挤压温度分别为430℃、450℃、470℃、500℃，挤压筒温设定为430℃；
型材、管材挤压速度均设定为0.7m/min；型材在挤压温度为430℃、450℃、470℃时，型材挤压成型图片如图4～6所示，由图可知型材挤压成型均较好，尺寸精度满足图纸及GB/T2266标准要求。
在管材铸锭温度在450～500℃挤压，挤压成型均较好，如图9所示。
将不同挤压温度条件下挤压出的型材和管材拉伸后(拉伸率3％)取样进行力学性能检测，性能结果如表1所示。
表1不同挤压温度型材和管材的性能数据表
Figure BDA0002701190290000051
Figure BDA0002701190290000061
从表1中可以看出，挤压型材和管材H112态的强度随挤压温度的升高呈下降趋势，延伸率随挤压温度的升高略有升高，均满足技术要求。
根据上述试验结果，形成了Al-Mg-Mn-Cr系合金型材和管材的挤压工艺参数，如表2所示：其中工字型材EL5625在2000T挤压机上采用
Figure BDA0002701190290000062
筒进行挤压；
Figure BDA0002701190290000063
规格管材在2500T挤压机上采用
Figure BDA0002701190290000064
筒、
Figure BDA0002701190290000065
挤压针进行挤压。
表2工字型材、管材挤压工艺参数数据表
Figure BDA0002701190290000066
将挤压后的型材在不同拉伸率下进行拉伸，拉伸率分别设定为1％、1.5％、2.0％、2.5％、3％和3.5％，力学性能检测结果如表3所示，如图10所示；
表3不同拉伸率型材的力学性能数据表
Figure BDA0002701190290000067
Figure BDA0002701190290000071
经力学性能检测发现，随着拉伸率的增大，型材屈服强度增大明显，抗拉强度和延伸率变化不大工业化条件下，结合Al-Mg-Mn-Cr系合金型材、管材挤压成型后的尺寸及弯曲、扭拧情况，在保证型材尺寸精度达到技术指标要求的情况下，控制拉伸量，拉伸量的控制范围为：1.5％～3.0％，对铝合金的性能具有提升效果。
对比例1
与上述实施例挤压的部分相关参数相同，区别在于：型材的挤压温度为500℃；由于挤压温度的升高，金属变形抗力降低，金属流动不易控制，挤压型材出现波浪，如图7所示。管材的挤压温度为430℃挤压，因铸锭采用的感应加热，边部温度较心部温度高，同时，心部铸锭同步受到挤压大针摩擦力的作用，挤压抗力大，金属填充困难，发生挤压闷车现象，闷车时，头端极易开裂，如图8所示。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品的生产工艺，包括以下步骤：
A)制备如下成分的铝合金铸锭：0.7～1.3wt％的Mn、5.5～6.5wt％的Mg、0.02～0.12wt％的Zr、0.1～0.3wt％的Er、≤0.4wt％的Si、≤0.4wt％的Fe、≤0.1wt％的Cu、≤0.2wt％的Zn和余量的Al；
B)将所述铝合金铸锭进行挤压，所述挤压的锭温为430～500℃，筒温为420～460℃；
C)将挤压后的铝合金铸锭进行拉伸，所述拉伸的拉伸率为1.5％～3.5％，得到Al-Mg-Mn-Er系铝合金挤压制品。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述铝合金铸锭为型材铸锭，所述挤压的锭温为430～470℃，所述挤压的筒温为420～450℃。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.5～1.5m/min。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述铝合金铸锭为管材铸锭，所述挤压的锭温为450～500℃，筒温为430～460℃。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述挤压的模具温度为400～450℃，挤压系数为25～26，挤压速度为0.3～1.0m/min。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述拉伸率为1.5～3.0％。
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