CN112831702A - 一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材 - Google Patents

一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材 Download PDF

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王超
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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用Al‑Zn‑Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.1‑4.45％、Mg：1.1‑1.7％、Cu：0.06‑0.16％、Mn：0.26‑0.35％、Cr：0.12‑0.19％、Ti：0.03‑0.07％、Zr：0.1‑0.15％、Bi：0.5‑1.3％、B：0.01‑0.024％、Er：0.19‑0.28％、Sc：0.12‑0.17％、Ho：0.18‑0.42％、Ce：0.1‑0.18％、余量为Al。本发明提出的轨道交通用Al‑Zn‑Mg铝型材，其强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。

Description

一种轨道交通用Al-Zn-Mg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Al-Zn-Mg铝型材。
背景技术
随着交通运输领域轻量化的发展，具有低密度、高比强度、良好的挤压性、可焊性、抗腐蚀能力强、加工费用便宜等优势的铝合金在交通运输领域得到大量运用。Al-Zn-Mg合金强度高、焊接性能优良，目前已被用于轨道交通领域。但是现有的Al-Zn-Mg合金强度不是很好，抗应力腐蚀性能不高，限制了其应用。
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Al-Zn-Mg铝型材，其强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.1-4.45％、Mg：1.1-1.7％、Cu：0.06-0.16％、Mn：0.26-0.35％、Cr：0.12-0.19％、Ti：0.03-0.07％、Zr：0.1-0.15％、Bi：0.5-1.3％、B：0.01-0.024％、Er：0.19-0.28％、Sc：0.12-0.17％、Ho：0.18-0.42％、Ce：0.1-0.18％、余量为Al。
优选地，其成分中，Zn、Mg的质量百分数满足以下关系式：Zn/Mg＝2.8-3.5。
优选地，其成分中，Mn、Cr、Zr的质量百分数满足以下关系式：0.45％≤0.8×Mn+Cr+Zr≤0.57％。
优选地，其成分中，Mg、Bi的质量百分数满足以下关系式：Mg≤0.175×Bi+1.4％。
优选地，其成分中，Sc、Er、B、Ho、Ce的质量百分数满足以下关系式：0.73％≤Sc+Er+B+Ho+Ce≤0.89％。
优选地，其成分按质量百分数包括：Zn：4.2％、Mg：1.4％、Cu：0.12％、Mn：0.3％、Cr：0.15％、Ti：0.05％、Zr：0.14％、Bi：0.9％、B：0.015％、Er：0.21％、Sc：0.16％、Ho：0.2％、Ce：0.15％、余量为Al。
本发明所述Al-Zn-Mg铝型材可以按照常规的Al-Zn-Mg铝型材制备工艺制备而成。
本发明所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分中具体加入了Zn、Mg、Cu、Mn、Cr、Ti、Zr、Bi、B、Er、Sc、Ho、Ce，并优化了各成分的比例，使所得铝型材强度高，耐腐蚀性好；Ce加入体系中，控制了其在体系中的含量，在不降低合金力学性能的前提下，使合金的抗腐蚀性能显著提高，应力腐蚀断裂时间延长，应力腐蚀敏感性显著降低，与Sc、Er、B、Ho配合，并使Sc、Er、B、Ho、Ce的质量百分数满足以下关系式：0.73％≤Sc+Er+B+Ho+Ce≤0.89％，从而发挥多成分的协同作用，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；复合添加Zr、Mn、Cr，并使其质量百分数满足以下关系式：0.45％≤0.8×Mn+Cr+Zr≤0.57％，从而在基体上析出大量(Al，Cr)3Zr粒子，(Al，Cr)3Zr粒子弥散相能强烈钉扎位错、阻碍位错和亚晶界迁移，显著抑制再结晶和晶粒长大使合金的加工性和抗拉强度提高；Mg、Bi加入体系中，并调控了两者的质量百分数满足以下关系式：Mg≤0.175×Bi+1.4％，能形成中间化合物相Mg3Bi2，在基体的晶界中弥散分布，改善了合金的加工性能，并能强化合金，提高合金的抗氧化和晶间腐蚀的能力。
对本发明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，其抗拉强度为422-435MPa，伸长率为22-25％；剥落腐蚀性能EA级以上；慢应变速率拉伸应力腐蚀敏感指数＜0.7％。
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Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.45％、Mg：1.7％、Cu：0.16％、Mn：0.26％、Cr：0.19％、Ti：0.05％、Zr：0.12％、Bi：1.3％、B：0.01％、Er：0.28％、Sc：0.12％、Ho：0.21％、Ce：0.18％、余量为Al。
实施例2
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.1％、Mg：1.18％、Cu：0.06％、Mn：0.35％、Cr：0.12％、Ti：0.03％、Zr：0.15％、Bi：0.5％、B：0.02％、Er：0.19％、Sc：0.17％、Ho：0.18％、Ce：0.17％、余量为Al。
实施例3
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.4％、Mg：1.4％、Cu：0.06％、Mn：0.35％、Cr：0.12％、Ti：0.07％、Zr：0.1％、Bi：0.5％、B：0.024％、Er：0.2％、Sc：0.146％、Ho：0.42％、Ce：0.1％、余量为Al。
实施例4
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.3％、Mg：1.35％、Cu：0.09％、Mn：0.28％、Cr：0.12％、Ti：0.042％、Zr：0.106％、Bi：0.9％、B：0.017％、Er：0.21％、Sc：0.14％、Ho：0.32％、Ce：0.1％、余量为Al。
实施例5
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.45％、Mg：1.58％、Cu：0.13％、Mn：0.31％、Cr：0.13％、Ti：0.065％、Zr：0.15％、Bi：1.3％、B：0.022％、Er：0.26％、Sc：0.16％、Ho：0.3％、Ce：0.13％、余量为Al。
实施例6
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.4％、Mg：1.51％、Cu：0.08％、Mn：0.31％、Cr：0.172％、Ti：0.055％、Zr：0.15％、Bi：0.7％、B：0.019％、Er：0.22％、Sc：0.138％、Ho：0.37％、Ce：0.11％、余量为Al。
实施例7
本发明提出的一种轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其成分按质量百分数包括：Zn：4.2％、Mg：1.4％、Cu：0.12％、Mn：0.3％、Cr：0.15％、Ti：0.05％、Zr：0.14％、Bi：0.9％、B：0.015％、Er：0.21％、Sc：0.16％、Ho：0.2％、Ce：0.15％、余量为Al。
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Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分按质量百分数包括：Zn：4.1-4.45％、Mg：1.1-1.7％、Cu：0.06-0.16％、Mn：0.26-0.35％、Cr：0.12-0.19％、Ti：0.03-0.07％、Zr：0.1-0.15％、Bi：0.5-1.3％、B：0.01-0.024％、Er：0.19-0.28％、Sc：0.12-0.17％、Ho：0.18-0.42％、Ce：0.1-0.18％、余量为Al。
2.根据权利要求1所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分中，Zn、Mg的质量百分数满足以下关系式：Zn/Mg＝2.8-3.5。
3.根据权利要求1或2所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分中，Mn、Cr、Zr的质量百分数满足以下关系式：0.45％≤0.8×Mn+Cr+Zr≤0.57％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分中，Mg、Bi的质量百分数满足以下关系式：Mg≤0.175×Bi+1.4％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分中，Sc、Er、B、Ho、Ce的质量百分数满足以下关系式：0.73％≤Sc+Er+B+Ho+Ce≤0.89％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述轨道交通用Al-Zn-Mg铝型材，其特征在于，其成分按质量百分数包括：Zn：4.2％、Mg：1.4％、Cu：0.12％、Mn：0.3％、Cr：0.15％、Ti：0.05％、Zr：0.14％、Bi：0.9％、B：0.015％、Er：0.21％、Sc：0.16％、Ho：0.2％、Ce：0.15％、余量为Al。
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