CN113444937A - 悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，主要涉及铝合金领域。本铝合金由Zn、Mg、Cu、Y、Zr、Al组成，质量百分含量：锌：5.5～8.5％，镁：1.5～2.5％，铜：1～1.5％，钇：0.2～0.8％，锆：0.2～0.5％，余量为铝。通过合理设定该合金中各组分、各组分的用量及制备工艺，能够保证最终制备的合金具有较高的强度和塑性，其制备方法简单，可推广性强，能够很好的适应高速列车发展对于材料强度的需求。

Description

悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及铝合金领域，具体是悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法。
背景技术
悬挂式空铁列车属于单轨交通系统，是一种中低运量的城市轨道交通类型，主要用于高铁、城际铁路、长途汽车站、机场、码头之间联络线，旅游区、主题乐园等往返线以及景点间连接线。悬挂式空铁列车具有建设成本较低，安全性高，占地少，空间适应性强以及绿色环保、噪声低、环境协调性好等特点。铝合金作为目前较轻的结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、优良的电磁屏蔽性能及易于回收等优点，完美的符合悬挂式空铁列车的需求。但是随着高速列车的发展，对于材料强度的需求越来越高，铝合金材料的发展应当跟上产品的需求。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了是悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，它能够提供了一款高性能稀土铝合金产品及其制备方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Zn：5.5～8.5％；Mg：1.5～2.5％；Cu：1～1.5％；Y：0.2～0.8％；Zr：0.2～0.5％；余量为铝及不可避免杂质；
其制备方法如下：
S1：将Al块、Zn块和Mg块加入坩埚中，待Al块、Zn块和Mg块完全熔化后，将温度升高到780℃～800℃时加入Al-30Cu、Al-30Y和Al-30Zr中间合金；
S2：待S1中各原料完全熔化后，吹Ar气15～30min净化处理，同时搅拌均匀，然后静置10min～20min后进行炉前成分取样，成分合格后，封闭坩埚静置；
S3：设定溶体在670℃～680℃保温；
S4：将熔体在670℃～680℃间进行半连续浇铸，得到铝合金铸锭。
优选的，将S4步骤中半连续铸坯车加工去外皮，在470℃～490℃保温8h～14h进行均匀化处理，均匀化处理完成后空冷。
优选的，将均匀化处理后的铸锭进行挤压处理为板材，挤压比为6:1。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明提供一种工艺简单可靠、易于推广使用的高强塑性稀土铝合金材料及其制备方法。该方法制备的铝合金组织中均匀分布有纳米、微米级第二相和相对较细的晶粒尺寸，能够显著改善铝合金的力学性能，使该铝合金材料兼具高强度与良好塑形。本铝合金中均匀分布有多种第二相和均匀细小的显微组织，使得合金强度达到630MPa以上。并且本铝合金加工工艺简单，采用传统的挤压工艺一次挤压成型，制备简单、可靠、易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例1铝合金材料的显微组织照片；
图2为本发明实施例1铝合金材料的扫描电镜照片；
图3为本发明实施例2铝合金材料的显微组织照片；
图4为本发明实施例2铝合金材料的扫描电镜照片；
图5为本发明实施例3铝合金材料的显微组织照片；
图6为本发明实施例3铝合金材料的扫描电镜照片；
图7为本发明实施例4铝合金材料的显微组织照片；
图8为本发明实施例4铝合金材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1：
本实施例中悬挂式空铁列车车体铝合金型材组分为：Zn：5.5％，Mg：1.5％，Cu：1％，Y：0.2％，Zr：0.2％，余量为Al。
其制备方法如下：
(1)熔炼及铸造：首先将熔炼炉中的铝锭加热熔化；待其完全熔化后，在780℃加入Al-Cu中间合金、Al-Y中间合金、Al-Zr中间合金；待合金熔液完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣，然后将温度降至680摄氏度，保温30分钟后将合金熔液浇铸到磨具中，随后在空气中冷却得到合金铸锭。
(2)阶梯固溶：将步骤(1)得到的铝合金铸锭在热处理炉中进行阶梯固溶处理。第一阶段的热处理温度是470摄氏度，热处理时间为3小时；第二阶段温度升到490摄氏度，热处理时间为10小时，取出后迅速水冷至室温。
(3)热挤压：将步骤(2)处理得到的铝合金铸锭进行420摄氏度2小时的预热，然后进行热挤压；挤压温度为420摄氏度，挤压比为6:1，挤压速率为1.5m/min，挤压后的板材空冷至室温。
本实施方式得到的高强塑性低稀土含量铝合金的显微组织照片如图1所示，扫描电镜照片如图2所示，经测试其室温拉伸力学性能为：抗拉强度648MPa；断裂伸长率9.1％。
实施例2：
本实施例中悬挂式空铁列车车体铝合金型材组分为：Zn：6.5％，Mg：2％，Cu：1.5％，Y：0.3％，Zr：0.2％，余量为Al。
其制备方法如下：
(1)熔炼及铸造：首先将熔炼炉中的铝锭加热熔化；待其完全熔化后，在780℃加入Al-Cu中间合金、Al-Y中间合金、Al-Zr中间合金；待合金熔液完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣，然后将温度降至680摄氏度，保温30分钟后将合金熔液浇铸到磨具中，随后在空气中冷却得到合金铸锭。
(2)阶梯固溶：将步骤(1)得到的铝合金铸锭在热处理炉中进行阶梯固溶处理。第一阶段的热处理温度是470摄氏度，热处理时间为3小时；第二阶段温度升到490摄氏度，热处理时间为10小时，取出后迅速水冷至室温。
(3)热挤压：将步骤(2)处理得到的铝合金铸锭进行420摄氏度2小时的预热，然后进行热挤压；挤压温度为420摄氏度，挤压比为6:1，挤压速率为1.75m/min，挤压后的板材空冷至室温。
本实施方式得到的高强塑性低稀土含量铝合金的显微组织照片如图3所示，扫描电镜照片如图4所示，经测试其室温拉伸力学性能为：抗拉强度650MPa；断裂伸长率9.2％。
实施例3：
本实施例中悬挂式空铁列车车体铝合金型材组分为：Zn：7.5％，Mg：2.5％，Cu：1.5％，Y：0.6％，Zr：0.3％，余量为Al。
其制备方法如下：
(1)熔炼及铸造：首先将熔炼炉中的铝锭加热熔化；待其完全熔化后，在780℃加入Al-Cu中间合金、Al-Y中间合金、Al-Zr中间合金；待合金熔液完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣，然后将温度降至680摄氏度，保温30分钟后将合金熔液浇铸到磨具中，随后在空气中冷却得到合金铸锭。
(2)阶梯固溶：将步骤(1)得到的铝合金铸锭在热处理炉中进行阶梯固溶处理。第一阶段的热处理温度是470摄氏度，热处理时间为3小时；第二阶段温度升到490摄氏度，热处理时间为10小时，取出后迅速水冷至室温。
(3)热挤压：将步骤(2)处理得到的铝合金铸锭进行420摄氏度2小时的预热，然后进行热挤压；挤压温度为420摄氏度，挤压比为6:1，挤压速率为2m/min，挤压后的板材空冷至室温。
本实施方式得到的高强塑性低稀土含量铝合金的显微组织照片如图5所示，扫描电镜照片如图6所示，其室温力学性能为：抗拉强度655MPa；断裂伸长率9.8％。
实施例4：
本实施例中悬挂式空铁列车车体铝合金型材组分为：Zn：8.5％，Mg：2.5％，Cu：1.5％，Y：0.8％，Zr：0.5％，余量为Al。
其制备方法如下：
(1)熔炼及铸造：首先将熔炼炉中的铝锭加热熔化；待其完全熔化后，在780℃加入Al-Cu中间合金、Al-Y中间合金、Al-Zr中间合金；待合金熔液完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣，然后将温度降至680摄氏度，保温30分钟后将合金熔液浇铸到磨具中，随后在空气中冷却得到合金铸锭。
(2)阶梯固溶：将步骤(1)得到的铝合金铸锭在热处理炉中进行阶梯固溶处理。第一阶段的热处理温度是470摄氏度，热处理时间为3小时；第二阶段温度升到490摄氏度，热处理时间为10小时，取出后迅速水冷至室温。
(3)热挤压：将步骤(2)处理得到的铝合金铸锭进行420摄氏度2小时的预热，然后进行热挤压；挤压温度为420摄氏度，挤压比为6:1，挤压速率为2.5m/min，挤压后的板材空冷至室温。本实施方式得到的高强塑性低稀土含量铝合金的显微组织照片如图7所示，扫描电镜照片如图8所示，其室温拉伸力学性能为：抗拉强度635MPa；断裂伸长率10.4％。
具体实施例1-4得到的铝合金的力学性能如表1所示。
表1铝合金的力学性能
合金 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
抗拉强度 648 650 655 635
屈服强度 521 515 535 534
延伸率 9.1 9.2 9.8 10.4
由实施例可以看出，本配比铝合金及配套加工方法具有较高的抗拉强度以及屈服强度，能够很好的适应高速列车发展对于材料强度的需求。

Claims (3)

1.悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Zn：5.5～8.5％；Mg：1.5～2.5％；Cu：1～1.5％；Y：0.2～0.8％；Zr：0.2～0.5％；余量为铝及不可避免杂质；
其制备方法如下：
S1：将Al块、Zn块和Mg块加入坩埚中，待Al块、Zn块和Mg块完全熔化后，将温度升高到780℃～800℃时加入Al-30Cu、Al-30Y和Al-30Zr中间合金；
S2：待S1中各原料完全熔化后，吹Ar气15～30min净化处理，同时搅拌均匀，然后静置10min～20min后进行炉前成分取样，成分合格后，封闭坩埚静置；
S3：设定溶体在670℃～680℃保温；
S4：将熔体在670℃～680℃间进行半连续浇铸，得到铝合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，其特征在于：将S4步骤中半连续铸坯车加工去外皮，在470℃～490℃保温8h～14h进行均匀化处理，均匀化处理完成后空冷。
3.根据权利要求2所述的悬挂式空铁列车车体铝合金型材及其制备方法，其特征在于：将均匀化处理后的铸锭进行挤压处理为板材，挤压比为6:1。
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