CN113817941A - 一种铝合金型材及其制备方法 - Google Patents
一种铝合金型材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113817941A CN113817941A CN202110996987.7A CN202110996987A CN113817941A CN 113817941 A CN113817941 A CN 113817941A CN 202110996987 A CN202110996987 A CN 202110996987A CN 113817941 A CN113817941 A CN 113817941A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- temperature
- aluminum
- profile according
- weight percentage
- 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.)
- Pending
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 144
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 35
- 229910019752 Mg2Si Inorganic materials 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000553 6063 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910021365 Al-Mg-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018464 Al—Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019641 Mg2 Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIYFMJDVRNWISC-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Zn].[Mn] Chemical compound [Cr].[Zn].[Mn] BIYFMJDVRNWISC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000013022 formulation composition Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
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
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
- C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- 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
- C22F1/047—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 magnesium 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)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铝合金型材，主要由下述元素制备而成：Mg、Si、V、Fe及Al。该铝合金型材能满足抗拉强度的设计要求的同时具有良好的加工性能，本发明还公开了该铝合金型材的制备方法。该制备方法制成的铝合金型材性能稳定、良率高，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金加工领域，特别是涉及一种铝合金型材及其制备方法。
背景技术
铝合金具有质量轻且易于加工的特点被广泛应用，铝合金型材经常被加工成各种形状来使用，以电视中使用的铝合金边框为例，在保证铝合金边框具有轻薄特性的前提下，也随着外观以及结构的求新求变，以往无缝隙拼接的边框已经不能满足产品美观要求，因此，现在的铝合金边框是将铝合金型材直接折弯90°制成无缝隙铝合金边框，采用这样的工艺，经常会造成折弯处裂纹以至于断裂的问题，生产的不良率升高，生产成本高，因此在提高铝合金材料的抗拉强度势在必行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种铝合金型材该铝合金型材能满足抗拉强度的设计要求的同时具有良好的加工性能，按照本发明的制备方法制成的铝合金型材性能稳定、良率高、生产成本低。
为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金型材，主要由下述元素制备而成：Mg、Si、V、Fe及Al。
作为本发明的进一步改进，所述Mg与Si形成Mg2Si相，其中，所述Mg2Si相重量百分数为0.71～1.03wt％。
作为本发明的进一步改进，所述Mg2Si相的重量百分数为0.72～0.9wt％。
作为本发明的进一步改进，所述Mg2Si相的重量百分数为0.75～0.80wt％。
作为本发明的进一步改进，所述Mg的重量百分数为0.40～0.42wt％、0.47～0.50wt％或0.57～0.60wt％。
作为本发明的进一步改进，所述Mg与Si的重量比为1.18～1.32。
作为本发明的进一步改进，所述Mg与Si形成Mg2Si后，还有剩余的Si的重量百分数为0.09～0.13wt％。
作为本发明的进一步改进，所述的铝合金型材包括下述重量百分数的元素：Mg：0.40～0.42wt％；Si：0.28～0.30wt％；V：0.09～0.11wt％；Fe＜0.17；Cu＜0.1；Mn＜0.1，Zn＜0.1，Cr＜0.1，Ti＜0.1，及其他杂质元素＜0.05，余量为Al。
基于上述铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备铝合金水：按重量配比，先将Al锭先投入溶解炉中，燃烧燃料对溶解炉加热升温到740～760℃将Al锭溶解成铝水，再将Mg、Si、及V的中间合金添加到溶解炉中，熔炼制成铝合金水；
S2.精炼：向步骤S1中装有铝合金水的溶解炉中均匀打入含有精炼剂的氮气进行精炼，其中，精炼剂是Pyrotek 6AB，精炼剂的用量为每吨铝合金水使用2.5kg，分两次打入溶解炉中，每次精炼15min后，将表面夹杂物扒除，然后，静置30min，测试铝合金水中的成分组成；重复上述操作，直到铝合金水的成分组成均在范围内，精炼完成；
S3.过滤：使用50ppi 17过滤板对步骤S2中精炼后的铝合金水进行过滤，并且，过滤板需要提前在300±10℃下预热30min以上；
S4：铸造铝合金棒：将步骤S3过滤后的铝合金水在铸造设备中按下述条件铸造成铝合金棒，其中，铸造设备的分流盘温度为680～710℃，铸造速率为110mm/min，水压为0.14Mpa；
S5.均质化处理：将步骤S4中铸造完成的铝合金棒的头尾切除，切头长度≥300mm，切尾长度≥200mm，检查晶粒度符合国际1级标准以上的铝合金棒放入均质炉中，在565℃下保温5h进行均质化处理；
S6.挤压成型：将步骤S5中均质化处理后的铝合金棒按下述条件挤压成型：铝合金棒温度：470～520℃、模具温度：470～520℃、盛电筒温度：380～420℃、挤压速率：1～5m/min；
S7.淬火处理：将步骤S6挤压成型的铝合金在180℃下淬火6h，制成铝合金型材。
作为本发明的进一步改进，在步骤S6中，所述铝棒温度为520℃，模具温度为470℃，盛电筒温度为420℃、挤压速度为3.0m/min。
与现有技术相比，本发明提供的一种铝合金型材的有益效果在于：
本实施例的铝合金型材，在原有6063系铝合金的基础上，添加V元素，能显著提高铝合金型材的抗拉强度，并且当添加的V的重量百分数为0.1wt％，延伸率最佳，还能满足抗拉强度的设计要求，加工性好，还节约元素，生产效率高，成本低；
本发明在制备铝合金型材时，还按田口分析法对挤压成型参数进一步优化，确定最佳的挤压成型参数为：A铝棒温度520℃，B模具温度470℃，盛电筒温度420℃、挤压速度3.0m/min，在该挤压成型参数下制备的添加有V的铝合金型材性能最稳定，其抗拉强度满足设计要求，生产效率高，生产成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的铝合金型材中添加的V重量百分数在0.1wt％时，在放大50倍显微镜下的结晶相图。
具体实施方式
为使本实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种铝合金型材，主要由下述元素制备而成：Mg、Si、V、Fe及Al。
本实施例是在6063铝合金配方的基础进行改进，6063铝合金中的AL-Mg-Si系具有中等强度的可热处理强化合金，其中，在《GB/T5237.1-2000》标准中要求6063铝合金在T5状态的抗拉强度≥160Mpa，在T6状态的抗拉强度≥205Mpa，为了提高抗拉强度，并兼顾加工性和耐腐蚀性，发明人在化合价电子数在+5、+4、+3、+2的元素中且能与Mg、Si合金结合的合金中找到V合金，V合金与Mg、Si合金的化合价相同，通过验证证明，在上述AL-Mg-Si合金成分中适当加入V合金，具体的，当添加V的重量百分数为0.09～0.11wt％时，制成的含V的铝合金型材的抗拉强度满足国家标准的要求且最高可达到260Mpa，有效提升铝合金材料的抗拉强度，还具有良好的加工性及耐腐蚀性。
具体的，在本实施例中，Mg和Si是主要合金元素，其中，Mg和Si组成强化相Mg2Si相，Mg2Si在合金中能随着温度的变化而溶解或析出，并以不同的形态存在于合金中：
(1)弥散相β是由固溶体中析出的Mg2Si相弥散质点，是一种不稳定相，会随温度的升高而长大；
(2)过渡相β’是由β”长大而成的中间亚稳定相，也会随温度的升高而长大；
(3)沉淀相β’是由β”相长大而成的稳定相，多聚集于晶界和枝晶界；
能起强化作用的Mg2Si相是当其处于弥散相β状态的时候，将β’相，即过渡相β’、及沉淀相β’，变成β”相的过程就是强化过程，反之则是软化过程；铝合金型材的热处理强化效果随着Mg2Si量的增加而增大。
基于上述原理及产品抗拉强度的设计要求，在本实施例中，当Mg2Si的重量百分数在0.71～1.03wt％范围内时，其抗拉强度满足设计要求并随Mg2Si量的增加近似线性地提高，但是，当Mg2Si的重量百分数超出1.03wt％时，其变形抗力过高，且不易加工。
在本实施例中，还发现，在挤压系数小于或等于30的条件下，Mg2Si的重量百分数小于0.72wt％时，铝合金型材的抗拉强度值有达不到标准要求的危险，同时，当Mg2Si的重量百分数超过0.9wt％时，铝合金的可塑性开始有降低的趋势，不易加工，造成加工成本升高。
本实施例中，经证实，Mg2Si的重量百分数控制在0.75～0.80wt％范围内，且在正常挤压系数的情况下，即挤压系数大于或等于30，铝合金型材的抗拉强度都处在200～240MPa范围内，已完全能够满足抗拉强度的设计要求，而且，在这个Mg2Si的含量范围内的铝合金型材，不仅材料塑性好，易于挤压，耐腐蚀性好，表面处理的阳极氧化性能好，而且可节约合金元素，降低生产成本。
Mg2Si的含量与Mg的含量有关，即Mg含量愈高，Mg2Si的数量就愈多，热处理强化效果就愈大，型材的抗拉强度就愈高，但变形抗力也随之增大，合金的可塑性下降，加工性能变差，耐蚀性也会下降；还需要考虑到的是，Mg是易燃金属，在制备铝合金型材过程中，熔炼操作时会有烧损；因此，在确定Mg的控制范围时要考虑烧损所带来的误差，但不能放得太宽，以免铝合金性能失控；本实施例中，根据配料、熔炼和化验水平，将Mg的重量百分数的波动范围控制在0.04wt％之内。
基于上述原理及Mg2Si量对铝合金型材性能的影响，在本实施例中，在T5状态的铝合金型材中控制Mg的重量百分数为0.40～0.42wt％或0.47～0.50wt％，T6状态的铝合金型材中Mg的重量百分数为0.57～0.60wt％，这样，铝合金型材的抗拉强度达到使用要求，同时还可以节约合金元素，降低生成成本。
在本实施例中，发明人发现，若按Si进行配料以控制Mg2Si相的含量时，生产出来的铝合金型材其抗拉强度往往偏低甚至不合格，经验证发现铝合金配方中的Fe、Mn等杂质元素抢夺了Si而造成Si损失，例如Fe可以与Si形成AlFeSi化合物，导致没有足量的Si与Mg组成Mg2Si相，使得Mg2Si数量不足而最终使抗拉强度降低。所以，在铝合金型材中Si的含量应使配方中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以确保Mg的作用得到充分的发挥，还必须要有过剩的Si以补充Si损失，过剩的Si还会对提高抗拉强度起补充作用，即铝合金型材的抗拉强度的提高是Mg2Si含量和过剩的Si贡献的抗拉强度之和；而且，当铝合金型材中Fe含量偏高时，Si还能降低Fe的不利影响；随着Si含量增加，铝合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高；但是Si会降低铝合金的可塑性和耐蚀性，所以，Si的过剩量应控制在合理的范围内，本实施例经过验证确定Si过剩量选择在0.09～0.13wt％范围内是比较好的。
当Mg的范围确定后，Si的控制范围可用Mg/Si比来确定，综合上述对Mg2Si的含量要求，Mg与Si的配比关系，及Si过剩量的要求，所述Mg与Si的比例控制在1.18～1.32范围时，制成的铝合金型材的抗拉强度能达到设计要求，而且加工性好，生产成本低。
本实施例中，还应特别注意对杂质Fe进行严格控制，若Fe含量过高，会使挤型压力增大，铝合金型材表面质量变差，阳极氧化色差以及表面杂质问题增大，颜色灰暗而无光泽，Fe还降低合金的塑性和耐蚀性。实践证明，将Fe的重量百分数小于0.17wt％时，制成的铝合金型材表面质量好，阳极氧化处理效果好。
基于上述铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备铝合金水：按重量配比，先将Al锭先投入溶解炉中，燃烧燃料对溶解炉加热升温到740～760℃将Al锭溶解成铝水，再将Mg、Si、及V的中间合金添加到溶解炉中，熔炼制成铝合金水；
因为铝合金溶解炉的溶解温度属于低温熔炼，铝的溶解温度660度，所以溶解炉设定在740～760℃，过高的温度会造成铝合金的金相粗大，对铝合金型材抗拉强度产生不利影响。所以，在本实施例中，使用的含钒的中间合金都是先在高温下溶解钒金属后，再与铝融合成制成V的重量百分数为5wt％的钒中间合金，这样，本实施例在制备铝合金水时，V很容易与其他元素结合共晶体。
S2.精炼：向步骤S1中装有铝合金水的溶解炉中均匀打入含有精炼剂的氮气进行精炼，其中，本实施例的精炼剂是Pyrotek 6AB，精炼剂的用量为每吨铝合金水使用2.5kg，分两次打入溶解炉中，每次精炼15min，然后，将表面夹杂物扒除，再静置30min，最后测试铝合金水中的成分组成；重复上述操作，直到铝合金水的成分组成均在范围内，精炼完成；
S3.过滤：使用50ppi 17过滤板对步骤S2中精炼后的铝合金水进行过滤，其中，过滤板需要提前在300±10℃下预热30min以上；
S4：铸造铝合金棒：将步骤S3过滤完成的铝合金水在铸造设备中按下述条件铸造成铝合金棒：分流盘温度为680～710℃，铸造速率为110mm/min，水压为0.14Mpa，取样测试铝合金棒晶粒度；
在铸造开始前，需要提前对设备的流槽、过滤箱、分流盘这些部位的铝渣等杂物清理干净，破损部位应用耐火泥修理，在流槽、过滤箱、分流盘内耐火材料喷涂PYROTEK蓝色BN涂料；然后，清理铝合金水表面的浮渣，并搅动铝合金水；在铸造开始时，不能再搅动铝合金水，铸造开始100mm后不能再清理浮渣；
S5.均质化处理：将步骤S4中铸造完成的铝合金棒的头尾切除，切头长度≥300mm，切尾长度≥200mm，检查晶粒度符合国际1级标准的铝合金棒放入均质炉中，在565℃下保温5h，均质化处理完成；
S6.挤压成型：将步骤S5中均质化处理完成的铝合金棒在挤型机中按下述条件挤压成型：铝合金棒温度：470～520℃、模具温度：470～520℃、盛电筒温度：380～420℃、挤压速率：1～5m/min；
S7.淬火处理：将步骤S6挤压成型的铝合金在180℃下淬火6h，制成铝合金型材。
所述步骤S1中的反应炉为在蓄热式反应炉，可以明显节约燃料用量。
所述燃料为天然气，天燃气中含水量低于重油，所以在铝合金水中含氢量就很低，往往在精炼过程除氢就已经达到每0.03mg/l00g的含氢量。
本实施例还采用田口实验方法，藉由不同的单一参数实验之方法，来针对铝合金型材抗拉强度变化因子做更进一步的研究，经评估筛选出四项因子进行改善。
从特性要因分析讨论出人、机、料、法、环的的各细项原因中，人的问题可以经教育训练修订SOP修正错误，方法错误的原因也可以立即修正修订作业标准去预防，环境因素讨论项目因熔炉作业属于高温，环境温度不影响材料抗拉强度与本实验无关，所以讨论结果以原材料因子以及挤机型制备参数的变化会影响材料金相变化，从而直接影响铝合金型材的抗拉强度目标值。所以在特性要因分析讨论中得到配方组成、及挤型机配套制备的温度速度等会影响铝合金型材金相组织变化，而使得抗拉强度产生变化，进而再在型材冲压折弯时中造成折弯处有皱摺或开裂问题。
经过特性要因图分析决定分为两大块进行，第一是原材料在Al-Mg-Si配方组成中加入微量V，获得不同V添加量的配方经过溶解铸棒后，按上述铝合金型材的制备方法加工成10mm原型棒材，测试材料经过抗拉强度测试仪，确认抗拉强度与设计是否吻合。
具体的，在本实施例中，在熔炼铸造铝合金棒时，添加V的重量百分数分别为0wt％、0.1wt％、0.2wt％，经过光谱分析确认成分组成以及金相显微观察结晶等级符合业界5级标准；对上述三组不同含量的V制成的10mm铝合金圆棒在剂型机中按上述挤压成型条件制成铝合金型材并进行拉力测试，分析不同添加比例的V对于抗拉强度变化，经过拉力实验的数据分析，当添加V的重量百分数为0.1wt％时，延伸率最好，加工性能优良，如图1所示，V添加量的重量百分数为0.1wt％时的铝合金在放大倍数为50倍的显微镜下观察到，该铝合金型材中的晶相平均粒径大小为33.76um，相当于美国标准的6.5级标准；后续将选用该重量百分数为0.1wt％的V添加量确定最优挤压成型的参数，该配方组成如表1所示，对应配方性能测试数据如表2所示：
表1重量百分数0.1wt％的V添加量配方组成及抗拉强度数据
| 镁Mg | 硅Si | 钒V | 铁Fe | 铜Cu | 锰Mn | 锌 | 铬Cr | 钛Ti | 其他 | 铝Al |
| 0.41 | 0.29 | 0.1 | 0.17 | 0.05 | 0.09 | 0.03 | 0.02 | 0.01 | 0.04 | 99.83 |
本实施例中，对于表1的配方组成中，Mg、Si、及V这三中主要元素在添加时偏差量可以控制在±1wt％，即该三种主要元素的重量百分数可以为：Mg：0.40～0.42wt％、Si：0.28～0.30wt％、及V：0.09～0.11wt％。
表2性能测试数据
本实施例，以挤型机生产铝合金型材的制备方法中，分析到模具加温的温度不同，原材料铝棒加温的温度不同，机器本身盛电筒保温的温度不同以及机器挤压时的速度变化会影响到原材料金相的变化，金相结晶大小会直接影响抗拉强度的数值，利用田口分析方法以上述四个参数列为实验因子，即模具温度、铝合金棒温度、盛电筒温度和挤压速度，设置三个信号水平，即足够直交对应上述4个实验因子，实验数量也采用9个样本数为准，实验因子水平表如表3所示。
表3实验因子水平表
| Factor | Level 1 | Level 2 | Level 3 |
| 铝棒温度 | A1 | A2 | A3 |
| 模具温度 | B1 | B2 | B3 |
| 盛电筒温度 | C1 | C2 | C3 |
| 挤压速度 | D1 | D2 | D3 |
根据上述确定的挤型机制程参数，分别为A铝棒温度、B模具温度、C盛电筒温度、D挤压速度。并设置三个水平值，水平1：铝棒温度470、模具温度470、盛电筒温度380、挤压速度2.0m/min；水平2：铝棒温度500、模具温度500、盛电筒温度400、挤压速度3.0m/min；水平3：铝棒温度520、模具温度520、盛电筒温度420、挤压速度5.0m/min，依据以上参数制成田口分析合适的L9(3*4)直交表，如表4所示：
表4 L9(3*4)直交表
其中，L：拉丁方格代号；9实验数；3：水平数；4：因子数。
对以上9组材料编号后进行实验，完成后，在180℃下淬火6小时，并裁切成30mm的铝合金棒；因为，长度与抗拉强度有关系，因此裁切后需测量实际长度并纪录再进行抗拉强度测试，将每个样本测试的抗拉强度的数据分别纪录。
利用以上抗拉力强度的测试数据，按田口分析公式计算S/N比，S/N比的最大值即为最佳挤压成型参数，本实施例经实验数据计算获得最佳挤压成型参数为：A铝棒温度520℃，B模具温度470℃，盛电筒温度420℃、挤压速度3.0m/min；在该挤压成型参数下制备的添加有V的铝合金型材性能最稳定，其抗拉强度满足设计要求，生产效率高，生产成本低；
综上所述，本实施例的铝合金型材，在原有6063系铝合金的基础上，添加V元素，能显著提高铝合金型材的抗拉强度，并且当添加的V的重量百分数为0.1wt％，延伸率最佳，还能满足抗拉强度的设计要求，加工性好，还节约元素，生产效率高，成本低；按田口分析法对挤压成型参数进一步优化，确定最佳的挤压成型参数为：A铝棒温度520℃，B模具温度470℃，盛电筒温度420℃、挤压速度3.0m/min，在该挤压成型参数下制备的添加有V的铝合金型材性能最稳定，其抗拉强度满足设计要求，生产效率高，生产成本低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金型材，其特征在于，主要由下述元素制备而成：Mg、Si、V、Fe及Al。
2.根据权利要求1所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg与Si形成Mg2Si相，其中，所述Mg2Si相重量百分数为0.71～1.03wt％。
3.根据权利要求2所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg2Si相的重量百分数为0.72～0.9wt％。
4.根据权利要求3所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg2Si相的重量百分数为0.75～0.80wt％。
5.根据权利要求1所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg的重量百分数为0.40～0.42wt％、0.47～0.50wt％或0.57～0.60wt％。
6.根据权利要求5所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg与Si的重量比为1.18～1.32。
7.根据权利要求6所述的铝合金型材，其特征在于，所述Mg与Si形成Mg2Si后，还有剩余的Si的重量百分数为0.09～0.13wt％。
8.根据权利要求1～7任一所述的铝合金型材，其特征在于，包括下述重量百分数的元素：Mg：0.40～0.42wt％；Si：0.28～0.30wt％；V：0.09～0.11wt％；Fe＜0.17；Cu＜0.1；Mn＜0.1，Zn＜0.1，Cr＜0.1，Ti＜0.1，及其他杂质元素＜0.05，余量为Al。
9.权利要求1～8中任一所述的铝合金型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备铝合金水：按重量配比，先将Al锭先投入溶解炉中，燃烧燃料对溶解炉加热升温到740～760℃将Al锭溶解成铝水，再将Mg、Si、及V的中间合金添加到溶解炉中，熔炼制成铝合金水；
S2.精炼：向步骤S1中装有铝合金水的溶解炉中均匀打入含有精炼剂的氮气进行精炼后将表面夹杂物扒除，然后静置30min，测试铝合金水中的成分组成；重复上述操作，直到铝合金水的成分组成均在范围内，精炼完成；
S3.过滤：使用过滤板对步骤S2中精炼后的铝合金水进行过滤；
S4：铸造铝合金棒：将步骤S3过滤后的铝合金水在铸造设备中铸造成铝合金棒；
S5.均质化处理：将步骤S4中铸造完成的铝合金棒的头尾切除，检查晶粒度符合国际1级标准以上的铝合金棒放入均质炉中均质化处理；
S6.挤压成型：将步骤S5中均质化处理后的铝合金棒按下述条件挤压成型：铝合金棒温度：470～520℃、模具温度：470～520℃、盛电筒温度：380～420℃、挤压速率：1～5m/min；
S7.淬火处理：将步骤S6挤压成型的铝合金进行淬火处理，制成铝合金型材。
10.根据权利要求9所述的铝合金型材的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，所述铝棒温度为520℃，模具温度为470℃，盛电筒温度为420℃、挤压速度为3.0m/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110996987.7A CN113817941A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种铝合金型材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110996987.7A CN113817941A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种铝合金型材及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113817941A true CN113817941A (zh) | 2021-12-21 |
Family
ID=78923206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110996987.7A Pending CN113817941A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种铝合金型材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113817941A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3214191A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-06 | Impol 2000, d. d. | A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process |
| CN108411164A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-17 | 广西平果百矿高新铝业有限公司 | 一种立体停车库用铝合金型材及其制造方法 |
| JP2018154869A (ja) * | 2017-03-16 | 2018-10-04 | 株式会社神戸製鋼所 | プレス成形性、リジングマーク性、ｂｈ性に優れたアルミニウム合金板 |
| CN111014332A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 具有高长期热稳定性的6系高合金成分及其制备方法 |
| CN111041294A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 具有高长期热稳定性的6系低合金成分及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-27 CN CN202110996987.7A patent/CN113817941A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3214191A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-06 | Impol 2000, d. d. | A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process |
| JP2018154869A (ja) * | 2017-03-16 | 2018-10-04 | 株式会社神戸製鋼所 | プレス成形性、リジングマーク性、ｂｈ性に優れたアルミニウム合金板 |
| CN108411164A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-17 | 广西平果百矿高新铝业有限公司 | 一种立体停车库用铝合金型材及其制造方法 |
| CN111014332A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 具有高长期热稳定性的6系高合金成分及其制备方法 |
| CN111041294A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 具有高长期热稳定性的6系低合金成分及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 袁成祺: "《铸造铝合金镁合金标准手册》", 30 April 1994, 中国环境科学出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5698695B2 (ja) | 自動車用アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
| WO2013114928A1 (ja) | アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
| CN104959393A (zh) | 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法 | |
| JP2012207302A (ja) | 熱処理型Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金押出材の製造方法 | |
| WO2022228548A1 (zh) | 一种铝合金建筑模板及其制备方法 | |
| WO2013144343A1 (en) | Alloy and method of production thereof | |
| JP2004084058A (ja) | 輸送機構造材用アルミニウム合金鍛造材の製造方法およびアルミニウム合金鍛造材 | |
| CN107675047A (zh) | Al‑Mg‑Si‑Cu合金及其制备方法 | |
| JP2004292937A (ja) | 輸送機構造材用アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
| CN114231802A (zh) | 锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法 | |
| CN112430767A (zh) | 一种大规格空心铸锭及铸锭方法 | |
| CN113862533B (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| JP5555154B2 (ja) | 電気・電子部品用銅合金およびその製造方法 | |
| CN110551928A (zh) | 一种5654铝合金焊丝线坯的生产方法 | |
| JP2003277868A (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金鍛造材および鍛造材用素材 | |
| CN112159917A (zh) | 一种大规格高纯均质细晶铝合金铸锭及铸造方法 | |
| CN110408805B (zh) | 一种铝合金棒材及其制备方法 | |
| JP2001181771A (ja) | 高強度耐熱アルミニウム合金材 | |
| KR20020008710A (ko) | 고강도 선재 및 판재용구리(Ｃｕ)-니켈(Ｎｉ)-주석(Ｓｎ)-알루미늄(Ａｌ),실리콘(Ｓｉ), 스트론튬(Ｓｒ), 티타늄(Ｔｉ), 보론(Ｂ)합금 및 그 제조방법 | |
| CN113817941A (zh) | 一种铝合金型材及其制备方法 | |
| CN114250387B (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| CN115679164A (zh) | 5xxx铝合金及其制备方法 | |
| EP1522600B1 (en) | Forged aluminium alloy material having excellent high temperature fatigue strength | |
| JP3840400B2 (ja) | 輸送機器用アルミニウム合金の半溶融成型ビレットの製造方法 | |
| CN111961931B (zh) | 一种高强耐腐蚀5系铝合金及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211221 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |