CN113564432B - 一种高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金及其制备工艺与应用 - Google Patents

一种高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金及其制备工艺与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于变形铝合金材料制备技术领域，具体涉及一种高韧耐热耐腐蚀Al‑Mg‑Si合金及其制备工艺与应用。本发明高韧耐热耐腐蚀的Al‑Mg‑Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.4%‑0.5%、铁≤0.2%、铜0.03%‑0.1%、镁0.7%‑0.8%、锰0.05%‑0.25%、钛0.03%‑0.05%，余量为铝及不可避免的杂质。本发明制得的Al‑Mg‑Si合金经过205℃*8h的T7处理，得到的T7合金的折弯角度满足以下性能：沿挤压方向≥70°、垂直挤压方向≥90°，晶间腐蚀深度≤100μm，压溃无裂纹；T7合金经130℃*1000h热稳定后起抗拉强度≥270MPa、屈服强度≥250MPa、延伸率A50≥10％。本发明制得的Al‑Mg‑Si合金高韧、耐热、耐腐蚀，挤压性优异，挤压抗力小，模具寿命高。

Description

一种高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金及其制备工艺与应用
技术领域
本发明属于变形铝合金材料制备技术领域，具体涉及一种高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金及其制备工艺与应用。
背景技术
随着对汽车节能环保、轻量化和高机动性的要求，汽车轻量化发展迅速。铝合金具有强度适中、质量轻，易成型等特点，适用于汽车轻量化设计。出于对强塑性和安全性的考虑，汽车吸能盒需要采用Al-Mg-Si合金，目前客户对吸能盒用铝合金的性能要求：T7折弯角度：沿挤压方向≥70°；垂直挤压方向≥90°。T7晶间腐蚀深度≤100μm，T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能要求：抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率A50≥10％。目前我司的无合金能达到以上要求，需要发明新的Al-Mg-Si合金以满足以上应用。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金及其制备工艺与应用。本发明制得的Al-Mg-Si合金经过205℃*8h的T7处理，得到的T7合金的折弯角度满足以下性能：沿挤压方向≥70°、垂直挤压方向≥90°，晶间腐蚀深度≤100μm，压溃无裂纹，T7合金经130℃*1000h热稳定后起抗拉强度≥270MPa、屈服强度≥250MPa、延伸率A50≥10％。
为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供了一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.4％-0.5％、铁≤0.2％、铜0.03％-0.1％、镁0.7％-0.8％、锰0.05％-0.25％、钛0.03％-0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。
第二方面，本发明实施例提供了一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按所需的组分配比，将硅、铁、铜、锰、钛及铝配料装炉熔炼；
(2)向步骤(1)中的熔炉中加入所需量的镁元素，机械搅拌30-35min后电磁搅拌30-35min，继续熔炼，同时扒渣；
(3)将步骤(2)得到的物料进行精炼，同时扒渣；
(4)浇铸：出炉温度为765-780℃，钛硼丝在线喂丝，Hycast在线双级除气除渣，Hycast低压真空铸造，浇铸速度为80±2mm/min；
(5)将步骤(4)浇铸得到的铝合金棒材进行均匀化处理；
(6)步骤(5)均匀化处理后的铝合金棒材进行挤压，挤压时采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为530-560℃。
进一步地，步骤(1)中所述熔炼温度为730-780℃。
进一步地，步骤(3)中所述精炼温度为760-780℃，时间为30-35min。
进一步地，步骤(4)中真空铸造时余压为130-160psig，温度为765-780℃。
进一步地，步骤(5)中所述均匀化处理的温度为570±10℃，保温时间为14±0.2小时。
进一步地，所述合金经过205℃*8h的T7处理，得到的T7合金的折弯角度满足以下性能：沿挤压方向≥70°、垂直挤压方向≥90°，晶间腐蚀深度≤100um，压溃无裂纹。
进一步地，所述T7合金经130℃*1000h热稳定后其抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率A50≥10％。
第三方面，本发明实施例提供了所述高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金应用在汽车吸能盒中。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明制得的Al-Mg-Si合金高韧、耐热、耐腐蚀，挤压性优异，挤压抗力小，模具寿命高。
(2)本发明制得的Al-Mg-Si合金经过205℃*8h的T7处理，得到的T7合金的折弯角度满足以下性能：沿挤压方向≥70°、垂直挤压方向≥90°，晶间腐蚀深度≤100μm，压溃无裂纹。
(3)本发明制得的Al-Mg-Si合金进行T7处理后再经130℃*1000h热稳定后起抗拉强度≥270MPa、屈服强度≥250MPa、延伸率A50≥10％。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.4％-0.5％、铁≤0.2％、铜0.03％-0.1％、镁0.7％-0.8％、锰0.05％-0.25％、钛0.03％-0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例1
一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.492％、铁0.195％、铜0.0961％、镁0.793％、锰0.247％、钛0.0496％，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例2
一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.445％、铁0.163％、铜0.0652％、镁0.743％、锰0.161％、钛0.0405％，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例3
一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.453％、铁0.155％、铜0.0671％、镁0.755％、锰0.156％、钛0.0399％，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例4
一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.408％、铁0.096％、铜0.0312％、镁0.709％、锰0.052％、钛0.0311％，余量为铝及不可避免的杂质。
对比例1
一种6063铝合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.457％、铁0.224％、铜0.008％、镁0.727％、锰0.0304％、钛0.0149％，余量为铝及不可避免的杂质。
对比例2
一种6005A铝合金，按质量分数计，包括以下组分：硅0.712％、铁0.205％、铜0.0158％、镁0.584％、锰0.164％、钛0.0279％，余量为铝及不可避免的杂质。
将实施例1-4和对比例1-2的铝镁硅系合金材料经过相同的熔铸、均质、挤压处理，包括如下的步骤：
(1)按前述组分比例，除镁元素外配料装炉熔炼，温度为755℃；
(2)按组分比例，向熔炉中加入镁元素，并机械搅拌32min加电磁搅拌32min，继续熔炼，同时扒渣；
(3)精炼，温度为770℃，时间为32min，同时扒渣；
(4)浇铸：出炉温度为765℃，钛硼丝在线喂丝，Hycast在线双级除气除渣，Hycast低压真空铸造，铸造时余压为145psig，温度为775℃，浇铸速度为80±2mm/min；
(5)进行均匀化处理，温度为570±10℃，保温时间为14+0.2小时；
(6)挤压采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为545℃，试验过程中的产品在3600吨挤压生产，棒材米重为3.28kg/m，在挤压比为44的状态下的挤压速度12m/min，经过水冷后的材料温度在35℃以下。
(7)步骤(6)得到的合金进行205℃*8h的T7处理。
实施例1-4和对比例1-2得到的T7合金进行折弯测试及晶间腐蚀压溃测试，其结果如下表1所示：
表1实施例1-4和对比例1-2得到的T7合金相关性能的比较
Figure BDA0003204639860000031
Figure BDA0003204639860000041
实施例1-4和对比例1-2中T7合金的压溃测试，其结果如下表2所示：
表2表1实施例1-4和对比例1-2得到的T7合金压溃测试结果
Figure BDA0003204639860000042
实施例1-4和对比例1-2的T7合金经130℃*1000h热稳定后进行性能测试，其结果如下表3所示：
表3实施例1-4和对比例1-2T7合金热稳定处理后相关性能比较
Figure BDA0003204639860000043
Figure BDA0003204639860000051
试验结果证明，相比6005A，降低Si含量、提高Mg含量可以显著提高合金延伸率，有利于材料的延展性及压溃性能的提高，同时显著增加材料的抗腐蚀性能。相比6063，适当增加Cu含量以提高材料强度，适当增加Mn、Ti含量以改善材料的压溃性能及耐热稳定性。综上所述，该新Al-Mg-Si合金是一种优良的高韧耐热耐腐蚀铝合金，用于汽车吸能盒能够满足相应的性能要求。
需要说明的是铸造时余压为130-160psig，其中Psig(Pound per square inch，gauge的缩写)是英制压力单位，P是磅pound，s是平方square，i是英寸inch。gauge指表压，即压力表显示的数值，具体指的是“一平方英寸面积承受1磅重”(6 894.75729帕斯卡)所造成的表压，即1Psig＝6 894.75729Pa。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金，其特征在于，按质量分数计，包括以下组分：硅0.4%-0.5%、铁≤0.2%、铜0.03%-0.1%、镁0.7%-0.8%、锰0.05%-0.25%、钛0.03%-0.05%，余量为铝及不可避免的杂质；所述合金经过205℃*8h的T7处理，得到的T7合金的折弯角度满足以下性能：沿挤压方向≥70°、垂直挤压方向≥90°，晶间腐蚀深度≤100um，压溃无裂纹；
所述T7合金经130℃*1000h热稳定后其抗拉强度≥270MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率A50≥10％。
2.权利要求1所述的高韧耐热耐腐蚀的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按所需的组分配比，将硅、铁、铜、锰、钛及铝配料装炉熔炼，所述熔炼温度为730-780℃；
（2）向步骤（1）中的熔炉中加入所需量的镁元素，机械搅拌30-35min后电磁搅拌30-35min，继续熔炼，同时扒渣；
（3）将步骤（2）得到的物料进行精炼，同时扒渣，所述精炼温度为760-780℃，时间为30-35min；
（4）浇铸：出炉温度为765-780℃，钛硼丝在线喂丝，Hycast在线双级除气除渣，Hycast低压真空铸造，浇铸速度为80±2mm/min，真空铸造时余压为130-160psig，温度为765-780℃；
（5）将步骤（4）浇铸得到的铝合金棒材进行均匀化处理，所述均匀化处理的温度为570±10℃，保温时间为14±0.2小时；
（6）步骤（5）均匀化处理后的铝合金棒材进行挤压，挤压时采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为530-560℃。
3.权利要求1所述的高韧耐热耐腐蚀Al-Mg-Si合金应用在汽车吸能盒中。
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