CN112813321B - 一种轨道交通用高强韧铝型材 - Google Patents

一种轨道交通用高强韧铝型材 Download PDF

Info

Publication number
CN112813321B
CN112813321B CN202011639573.0A CN202011639573A CN112813321B CN 112813321 B CN112813321 B CN 112813321B CN 202011639573 A CN202011639573 A CN 202011639573A CN 112813321 B CN112813321 B CN 112813321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aging treatment
temperature
aluminum profile
strength
rail transit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011639573.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112813321A (zh
Inventor
唐开健
陈未荣
王超
李飞庆
李�亨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Xin Platinum Aluminum Co ltd
Original Assignee
Anhui Xin Platinum Aluminum Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Xin Platinum Aluminum Co ltd filed Critical Anhui Xin Platinum Aluminum Co ltd
Priority to CN202011639573.0A priority Critical patent/CN112813321B/zh
Publication of CN112813321A publication Critical patent/CN112813321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112813321B publication Critical patent/CN112813321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分包括：Zn、Mg、Cu、Mn、Cr、Ti、Zr、Bi、B、Gd、Sc、Ho、Y、V、余量为Al；铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸、均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s；CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为155‑180℃，时间为10‑22h，第二级时效处理的温度为200‑230℃，时间为5‑15min，第三级时效处理的温度为90‑120℃，时间为5‑15h；第四级时效处理的温度为160‑170℃，时间为3‑5h。

Description

一种轨道交通用高强韧铝型材
技术领域
本发明涉及铝型材技术领域，尤其涉及一种轨道交通用高强韧铝型材。
背景技术
城市轨道交通系统是指在城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统。车辆材料的轻量化，耐腐蚀性能要求优于一般车体材料，铝合金材料具有密度小、强度高、耐腐蚀性好、挤压成型和焊接性能良好、表面容易加工涂装等优点，目前已被广泛用于轨道交通领域。但是现有的铝合金材料其强韧性和耐腐蚀性仍不是很理想，导致其产品均匀性和稳定性差，限制了其在轨道交通领域中的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种轨道交通用高强韧铝型材，其强韧性好，耐腐蚀性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5-5.8％、Mg：1.8-2.2％、Cu：0.5-1.5％、Mn：0.27-0.33％、Cr：0.21-0.27％、Ti：0.1-0.15％、Zr：0.18-0.24％、Bi：0.3-1％、B：0.01-0.02％、Gd：0.11-0.21％、Sc：0.12-0.19％、Ho：0.3-0.37％、Y：0.05-0.13％、V：0.01-0.05％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为155-180℃，时间为10-22h，第二级时效处理的温度为200-230℃，时间为5-15min，第三级时效处理的温度为90-120℃，时间为5-15h；第四级时效处理的温度为160-170℃，时间为3-5h。
优选地，其成分中，Zn、Mg、Cu的质量百分数满足以下关系式：2.7％≤Mg+Cu≤3.4％，Zn/Mg＝2.5-3。
优选地，其成分中，Cr、Zr、Ti的质量百分数满足以下关系式：0.55％≤Cr+Zr+Ti≤0.62％。
优选地，所述熔铸的温度为705-715℃。
优选地，所述均匀化的过程包括：在465-475℃下保温处理8-11h。
优选地，所述轧制的温度为470-490℃。
优选地，所述固溶的温度为470-490℃，时间为2-3h。
优选地，在时效处理过程中，温度变化的速率为6-9℃/min。
本发明所述轨道交通用高强韧铝型材，其成分中具体加入了Zn、Mg、Cu、Mn、Cr、Ti、Zr、Bi、B、Gd、Sc、Ho、Y、V，并优化了各成分的含量，配合特定的制备方法，使所得铝型材强韧性好，耐腐蚀性能优异，能满足轨道交通铝型材的使用要求，且寿命长；Ho加入体系中，与Sc、Zr配合，析出细小弥散的Al3Ho、Al3(Sc，Zr)等强化相，细化铸态组织，同时形成亚结构组织，改善了铝型材的抗拉强度和屈服强度；Gd加入体系中，控制其含量具体为0.11-0.21％，使铸态组织中基体晶粒细化，提高了型材的强度和伸长率，改善了型材的性能；添加适量的Cr、Zr和Ti进行合金化处理，并使质量百分数满足以下关系式：0.55％≤Cr+Zr+Ti≤0.62％，使各成分协同作用，配合时效处理工艺，增加晶内析出η′相的同时析出纳米弥散相Al3(Zr，Ti)、Al12Mg2Cr和Al18Mg3Cr2，同时能抑制再结晶，保持断裂韧性同时提高强度；控制Zn/Mg的比值具体为2.5-3，且优化Cu、Mg含量满足关系式2.7％≤Mg+Cu≤3.4％，提高材料的韧性和抗应力腐蚀性能；在制备方法中，采用了特定的四级时效处理，并配合特殊的淬火冷却速度，使合金晶粒细化明显，晶界析出相呈粗大且连续分布，提高了合金的断裂韧性，同时晶粒析出相呈细小弥散分布，赋予铝型材优异的强度和断裂韧性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5％、Mg：1.8％、Cu：1.5％、Mn：0.27％、Cr：0.27％、Ti：0.1％、Zr：0.24％、Bi：0.3％、B：0.02％、Gd：0.11％、Sc：0.12％、Ho：0.33％、Y：0.13％、V：0.01％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s，其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；即10000×0.24％+15000×0.12％+15℃/s＝57℃/s；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为155℃，时间为22h，第二级时效处理的温度为200℃，时间为15min，第三级时效处理的温度为90℃，时间为15h；第四级时效处理的温度为168℃，时间为3h。
实施例2
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5.8％、Mg：2.2％、Cu：0.5％、Mn：0.33％、Cr：0.22％、Ti：0.15％、Zr：0.18％、Bi：1％、B：0.01％、Gd：0.21％、Sc：0.18％、Ho：0.37％、Y：0.05％、V：0.05％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s＝10000×0.18％+15000×0.18％+15℃/s＝60℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为180℃，时间为10h，第二级时效处理的温度为230℃，时间为5min，第三级时效处理的温度为120℃，时间为5h；第四级时效处理的温度为170℃，时间为5h；
所述熔铸的温度为715℃；
所述均匀化的过程包括：在465℃下保温处理11h；
所述轧制的温度为470℃；
所述固溶的温度为490℃，时间为2h；
在时效处理过程中，从室温至180℃，从180℃至230℃、从230℃至120℃以及从120℃至170℃的过程中，温度变化的速率为9℃/min。
实施例3
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5.5％、Mg：1.9％、Cu：1.2％、Mn：0.28％、Cr：0.26％、Ti：0.12％、Zr：0.22％、Bi：0.38％、B：0.018％、Gd：0.13％、Sc：0.19％、Ho：0.3％、Y：0.07％、V：0.04％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s＝10000×0.22％+15000×0.19％+15℃/s＝65.5℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为170℃，时间为13h，第二级时效处理的温度为210℃，时间为8min，第三级时效处理的温度为110℃，时间为7h；第四级时效处理的温度为160℃，时间为5h；
所述熔铸的温度为705℃；
所述均匀化的过程包括：在475℃下保温处理8h；
所述轧制的温度为490℃；
所述固溶的温度为470℃，时间为3h；
在时效处理过程中，温度变化的速率为6℃/min。
实施例4
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5.4％、Mg：1.8％、Cu：1.5％、Mn：0.32％、Cr：0.27％、Ti：0.14％、Zr：0.21％、Bi：0.7％、B：0.017％、Gd：0.17％、Sc：0.14％、Ho：0.33％、Y：0.11％、V：0.02％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s＝10000×0.21％+15000×0.14％+15℃/s＝57℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为160℃，时间为21h，第二级时效处理的温度为205℃，时间为12min，第三级时效处理的温度为95℃，时间为13h；第四级时效处理的温度为163℃，时间为3.5h；
所述熔铸的温度为710℃；
所述均匀化的过程包括：在468℃下保温处理9h；
所述轧制的温度为478℃；
所述固溶的温度为485℃，时间为2.5h；
在时效处理过程中，温度变化的速率为7℃/min。
实施例5
本发明提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5.2％、Mg：1.9％、Cu：1％、Mn：0.3％、Cr：0.25％、Ti：0.11％、Zr：0.23％、Bi：0.85％、B：0.014％、Gd：0.16％、Sc：0.16％、Ho：0.35％、Y：0.1％、V：0.02％、余量为Al；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s＝10000×0.23％+15000×0.16％+15℃/s＝62℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为172℃，时间为18h，第二级时效处理的温度为208℃，时间为9min，第三级时效处理的温度为115℃，时间为12h；第四级时效处理的温度为165℃，时间为4h；
所述熔铸的温度为709℃；
所述均匀化的过程包括：在472℃下保温处理10h；
所述轧制的温度为480℃；
所述固溶的温度为470℃，时间为2h；
在时效处理过程中，温度变化的速率为8℃/min。
对本发明实施例1-5中的铝型材进行性能检测，其室温拉伸性能按照GB/T228-2002标准进行，拉伸速度2mm/min；剥落腐蚀浸泡试验按照GB/T22639-2008进行；慢应变速率应力腐蚀试验按照GB/T15970.7-2000标准进行，初始应变速率为10-6S-1，介质分别为空气和3.5％NaCl水溶液；经测试可知，抗拉强度≥423MPa，伸长率≥25％；剥落腐蚀性能EA级及以上；慢应变速率拉伸应力腐蚀敏感指数＜1.2％；电导率≥40.9％IACS。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5-5.8％、Mg：1.8-2.2％、Cu：0.5-1.5％、Mn：0.27-0.33％、Cr：0.21-0.27％、Ti：0.1-0.15％、Zr：0.18-0.24％、Bi：0.3-1％、B：0.01-0.02％、Gd：0.11-0.21％、Sc：0.12-0.19％、Ho：0.3-0.37％、Y：0.05-0.13％、V：0.01-0.05％、余量为Al；其中，其成分中，Zn、Mg、Cu的质量百分数满足以下关系式：2.7％≤Mg+Cu≤3.4％，Zn/Mg＝2.5-3；其成分中，Cr、Zr、Ti的质量百分数满足以下关系式：0.55％≤Cr+Zr+Ti≤0.62％；
所述轨道交通用高强韧铝型材的制备方法包括：将原料进行熔铸，然后进行均匀化、轧制、固溶、淬火和时效处理；
其中，所述淬火的冷却速度为10000×CZr+15000×CSc+15℃/s；其中，CZr、CSc分别为Zr、Sc的质量百分数；
所述时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为155-180℃，时间为10-22h，第二级时效处理的温度为200-230℃，时间为5-15min，第三级时效处理的温度为90-120℃，时间为5-15h；第四级时效处理的温度为160-170℃，时间为3-5h。
2.根据权利要求1所述轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，所述熔铸的温度为705-715℃。
3.根据权利要求1或2所述轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，所述均匀化的过程包括：在465-475℃下保温处理8-11h。
4.根据权利要求1或2所述轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，所述轧制的温度为470-490℃。
5.根据权利要求1或2所述轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，所述固溶的温度为470-490℃，时间为2-3h。
6.根据权利要求1或2所述轨道交通用高强韧铝型材，其特征在于，在时效处理过程中，温度变化的速率为6-9℃/min。
CN202011639573.0A 2020-12-31 2020-12-31 一种轨道交通用高强韧铝型材 Active CN112813321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011639573.0A CN112813321B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种轨道交通用高强韧铝型材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011639573.0A CN112813321B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种轨道交通用高强韧铝型材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112813321A CN112813321A (zh) 2021-05-18
CN112813321B true CN112813321B (zh) 2022-04-05

Family

ID=75858019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011639573.0A Active CN112813321B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种轨道交通用高强韧铝型材

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112813321B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115386817A (zh) * 2022-08-01 2022-11-25 中车工业研究院有限公司 一种提升7b05合金综合性能的方法
CN116463530A (zh) * 2022-12-06 2023-07-21 中国兵器科学研究院宁波分院 一种防高速冲击7xxx系中高强可焊铝合金及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109023180A (zh) * 2018-09-18 2018-12-18 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 7系铝合金的时效热处理方法
CN109576526A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 吉林大学 一种熔体内原位多相混杂尺度陶瓷强化Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法
CN110157962A (zh) * 2019-05-09 2019-08-23 西南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金及制备方法
CN111118418A (zh) * 2019-12-27 2020-05-08 燕山大学 提高Al-Zn-Mg-Cu铝合金强韧性的时效处理方法、高强韧铝合金及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8333853B2 (en) * 2009-01-16 2012-12-18 Alcoa Inc. Aging of aluminum alloys for improved combination of fatigue performance and strength
CN108118219A (zh) * 2017-12-28 2018-06-05 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种高铁用高强高韧铝合金型材及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109023180A (zh) * 2018-09-18 2018-12-18 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 7系铝合金的时效热处理方法
CN109576526A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 吉林大学 一种熔体内原位多相混杂尺度陶瓷强化Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法
CN110157962A (zh) * 2019-05-09 2019-08-23 西南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金及制备方法
CN111118418A (zh) * 2019-12-27 2020-05-08 燕山大学 提高Al-Zn-Mg-Cu铝合金强韧性的时效处理方法、高强韧铝合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112813321A (zh) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220333229A1 (en) High strength 7xxx aluminum alloys and methods of making the same
US7604704B2 (en) Balanced Al-Cu-Mg-Si alloy product
RU2404276C2 (ru) ПРОДУКТ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО, ВЫСОКОВЯЗКОГО Al-Zn СПЛАВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ПРОДУКТА
CA2485524C (en) Method for producing a high strength al-zn-mg-cu alloy
CN100475999C (zh) 可焊高强度Al-Mg-Si合金
JP3705320B2 (ja) 耐食性に優れる高強度熱処理型７０００系アルミニウム合金
CN101580910B (zh) 尤其适用于航空航天应用的高损伤容限铝合金产品
JP3819263B2 (ja) 室温時効抑制と低温時効硬化能に優れたアルミニウム合金材
US20150284825A1 (en) Al-mg-zn wrought alloy product and method of its manufacture
CN1325682C (zh) 具有高韧性的Al－Cu合金
US20130092294A1 (en) Transformation process of Al-Cu-Li alloy sheets
WO2014169585A1 (zh) 适合于汽车车身板制造的铝合金材料及制备方法
CN112813321B (zh) 一种轨道交通用高强韧铝型材
EP0665901B1 (en) Strength anisotropy reduction in aluminum-lithium alloys by cold working and aging
US11174535B2 (en) Isotropic plates made from aluminum-copper-lithium alloy for manufacturing aircraft fuselages
JP5052895B2 (ja) 高耐損傷性アルミニウム合金の製造方法
CN112553511B (zh) 一种6082铝合金材料及其制备方法
CN114438356A (zh) 一种高强耐蚀高韧Al-Mg-Zn-Ag(-Cu)铝合金的制备方法
JPH0995750A (ja) 耐熱性に優れたアルミニウム合金
JPH06256917A (ja) 常温遅時効性アルミニウム合金薄板の製造方法
WO2023246736A1 (zh) 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材的制造方法及铝合金板材
US12065720B2 (en) Metal sheet made of high-strength 2XXX alloy for an aircraft fuselage
CN112795826A (zh) 一种7b04-t7451铝合金板材及其制备方法
CN112877554A (zh) 一种高强韧易焊耐蚀Al-Mg-Zn-Cu合金制备方法
CN116287895A (zh) 一种中高强高长期热稳定性6000系铝合金及其挤压材的生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant