CN114293074A - 一种Al-Mg-Si合金及其制备方法与应用 - Google Patents
一种Al-Mg-Si合金及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种Al‑Mg‑Si合金及其制备方法与应用。一种Al‑Mg‑Si合金，按重量百分数计，包括如下组分：Si 0.48‑0.54％、Mg 0.82‑0.87％、Cu 0.16‑0.22％、Mn 0.015‑0.03％、Cr 0.04‑0.08％、Ti 0.009‑0.03％、Zn0.016‑0.03％，余量为Al和杂质，所述Mg和Si的重量百分数之和为1.30‑1.38％；所述Si和所述Mg的质量比为1：1.52‑1.82。本发明过通过材质成分优化和工艺设定，解决了淬火热处理中铝合金材料的淬火高敏感性，实现了在兼顾性合金性能指标的情况下铝合金型材淬火热处理造成的良率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种Al-Mg-Si合金及其制备方法与应用。
背景技术
新能源汽车最近几年发展趋势迅猛，相比传统汽车，新能源汽车具有节能减排的优点，其节能的特性体现在轻量化的特性，轻量化最大体现为材料的变化，传统的汽车零部件传动轴、电池托盘、保险杠、车身等多数为钢铁材料，新能汽车中，逐渐采用6系铝合金替代上述钢铁材料，在此条件下，同样一辆车的钢件部件和铝件部件，以6系铝合金为材料能减轻车身2/3的重量，达到真正意义上轻量化；同时6系铝合金可通过热处理达到高强度、高耐腐蚀性能，此外6系铝合金还具备良好的焊接性能，因此可实现量产化的规模，更重要的一点是铝合金加工方式相对钢件来说具有加工简化和易于实现性的特性，因此，能满足各种形状和组装方案的设计，达到新能源汽车合理布局及新能源电池件小而精巧使用空间的要求。
目前，针对6系铝合金型材的尺寸偏差采用GB/T 14846-2014标准进行要求，相关技术中6系铝合金型材的加工过程中，为了满足强化相饱和固溶，达到相应强度，通常采用较高冷却强度，但是冷却强度过快过大导致淬火时产生的残余应力分布不均匀，造成型材淬火后残余应力增加，型材进而出现尺寸变形的情况，具体表现为型材面上平面度、长度方向弯曲和扭拧，从而导致6系铝合金型材无法满足GB/T 14846-2014标准，良率降低，从而使得后工序计算机数字化控制精密机械加工(CNC)加工精度偏差并报废，且无法满足后工序所有部件装配尺寸要求和产能浪费的问题。
因此需要提供一种高良率产出的6系铝合金型材是目前的当务之急。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种Al-Mg-Si合金，通过原料间的复配，降低单位面积内饱和的Mg2Si数量，保证后续时效强化能达到所需力学性能及避免铝合金因淬火高敏感性造成型材尺寸变形和存在较大残余应力，保证了型材高良率产出。
本发明还提出一种上述金合金的制备方法。
本发明还提出了一种上述铝合金型材在车用型材中的应用。
根据本发明的一个方面，提出了一种Al-Mg-Si合金，按重量百分数计，包括如下组分：Si 0.48-0.54％、Mg 0.82-0.87％、Cu 0.16-0.22％、Mn 0.015-0.03％、Cr 0.04-0.08％、Ti 0.009-0.03％、Zn0.016-0.03％余量为Al和杂质；
所述Mg和Si的重量百分数之和为1.30-1.38％；
所述Si和所述Mg的质量比为1：1.52-1.82。
本发明的铝合金型材，至少具有以下有益效果：
1.本发明通过材质成分优化，提前设计好镁硅质量比的比值在1.68，相对降低硅含量，提高镁硅比值，一定程度保证挤压型材可挤压性和良好塑性加工，同时相对降低镁硅重量百分含量，质量百分数设定在1.34(1.30-1.38)，意味着单位面积范围内Mg2Si密度降低，有利于铸棒在均质和挤压前加热达到一个完全固溶非饱和状态，降低挤压淬火敏感性，避免这个过程饱和后造成第二相Mg2Si脱溶析出，造成性能不足。
在本发明的一些实施方式中，按重量百分数计，所述Mg和Si的重量百分数之和为1.30-1.38％。
在本发明的一些实施方式中，所述Si和所述Mg的质量比为：1：1.52-1.8。
在本发明的一些实施方式中，所述杂质包括：Fe。
本发明的第二个方面提出了一种上述Al-Mg-Si合金的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝锭和包含所述Si、Mg、Cu、Mn、Cr、Ti和Zn的制备原料熔化、精炼、净化、铸造得到铸棒；
S2：均匀化处理步骤S1所得铸棒后冷却；
S3：将步骤S2冷却后的铸棒加热、挤压；
S4：将步骤S3挤压后的型材淬火、矫直、时效处理即得。
本发明的Al-Mg-Si合金的制备方法至少具有以下有益效果：
1.本发明中低淬火敏感性Al-Mg-Si铝合金降低材质强化相Mg2Si单位密度和镁硅百分比含量，在低温高速挤压工序上能快速实现最佳固溶温度(570℃≥最佳固溶温度≥535℃)，同时使用风冷淬火便可完成固溶状态的保持，解决Al-Mg-Si合金在淬火敏感温度区间淬火后热胀冷缩不均匀变形，同时避免过饱和第二相的脱溶析出，宏观改善材料在直线度和平面度精度，最高减少50％变形不良，有助于后工序的加工和装配；微观层面上降低溶质元素密度，得益于材料设计和工艺保障，确保在风冷强度下淬火处理，也能获得足够的固溶强化相Mg2Si，并通过低温长时时效析出弥散第二相，也满足6系T6的国标力学性能强度。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述熔化的温度为730～750℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述熔化的时间为3-5h。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述精炼的温度不低于730℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述精炼后中还包括添加Al-Ti-B。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述Al-Ti-B的添加速度为5-10mm/s。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述添加Al-Ti-B前还包括静置。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述静置的时间约为10min。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述静置的温度不低于730℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述净化包括除气净化和过滤净化中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述除气净化在石墨转子除气装置中进行。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述过滤净化在陶瓷板式中进行。
在本发明的一些实施方式中，所述铸造为半连铸铸造。
在本发明的一些实施方式中，所述铸造中，铸造前的熔体温度不低于730℃。
在本发明的一些实施方式中，所述铸造中，下铸速度为：105-120mm/min。
在本发明的一些实施方式中，所述铸造中，冷却水为250L/min。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述均匀化处理过程包括第一次均匀化处理和第二次均匀化处理；
在本发明的一些实施方式中，所述第一次均匀化处理的温度约为540℃；
所述第一次均匀化处理的时间约为2h；
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第一次均匀化处理的温度约为540-550℃；
所述第一次均匀化处理的时间约为2-3h；
在本发明的一些实施方式中，所述第二次均匀化处理的温度约为565-575℃；
所述第二次均匀化处理的时间约为8-9h。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述冷却包括水雾冷和风冷冷却中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述冷却的时间约为1h。
本发明中，通过协同优化后的材质，利用合理的均匀化处理的工艺和冷却方式(水雾+风)确保均质后第二相Mg2Si不析出。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述加热前还包括锯切。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述锯切包括将铸棒锯切成挤压铸棒料。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述加热包括燃气加热。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述挤压铸棒料的直径约为228mm。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述挤压铸棒料的长度约为700～750mm。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述挤压的温度为480～530℃。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述挤压的温度为480～485℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述挤压的速度为1.5-3.5mm/s。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述挤压的速度为2.25-2.75mm/s。
本发明中挤压上通过设定研究对比，得出了上述的最优挤压工艺方式，该挤压方式能快速实现固溶所需的温度区间，实现溶质原子完全固溶在基体，同时提高生产效率，又兼顾性能指标，加后续合理淬火方式辅助，避开淬火敏感温区，减少不良变形产出，增加高良率产出。通过优化后的材质，合理的均质工艺540℃·2h+565℃·8h和冷却方式(水雾+风)确保均质后第二相不析出。挤压上通过设定恒温恒速、高温低速、低温高速挤压工艺对比，得出最优挤压工艺方式：低温高速工艺即提高生产效率，又兼顾性能指标，加后续淬火方式辅助得到高良率产出，减少不良变形产出。
在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述淬火方式为风冷淬火。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S4中，型材壁厚≥3.5mm时，所述淬火的风速≥40m/s。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S4中，型材壁厚＜3.5mm时，所述淬火的风速为20～40m/s。
本发明中，合理的淬火处理方式。得益于材质成分的优化设计，保证铸棒和挤压型材后的达到完全固溶非饱和状态，降低型材在挤压后高的淬火敏感性，避免采取快速冷却的方式(水冷)，去取而代之风冷淬火处理满足水冷淬火处理，完美实现型材弯扭尺寸变形低的不良，高的良率产出。风冷在线淬火处理满足过水在线淬火处理最大优势在于：降低型材在淬火工序冷却过程中热胀冷缩不均匀变形，也进一步减少残余应力产生，宏观改善材料在直线度和平面度精度，减少55％变形不良，有助于后工序的加工和装配；微观上层面改善不大，得益于材料设计和工艺保障，确保在风冷强度下淬火处理，也能获得足够的固溶强化相Mg2Si，并通过低温长时时效析出弥散第二相，也满足6系T6的国标力学性能强度。
通过材质成分优化设计，适当可行的工艺参数设定，及合理淬火热处理方式，便可巧妙解决T5淬火热处理满足T6淬火热处理，所附加材料性能的不足，完美实现最初目的：解决多腔高性能型材淬火热处理造成高比例变形不良问题，并兼顾性能指标。
在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述矫直的方法包括：拉伸。
在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述拉伸的拉伸量为≤3％。
在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述时效处理的温度为170-180℃。
在本发明的一些优选地实施方式中，步骤S4中，所述时效处理的温度为170℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述时效处理的时间为10-11h。
在本发明的一些优选地实施方式中，步骤S4中，所述时效处理的时间为10h。
本发明采用Al-Mg-Si合金T5态满足T6态及其制备技术，首先解决大宽截面、多腔型材尺寸变形问题(弯曲、扭拧、平面度)，其次通过T5满足T6的基础之一材质成分优化，降低镁硅的整体百分比含量，提高挤压流动性，间接提高生产的效率，同时保证最低力学性能要求；再次通过T5满足T6的基础之一低温高速挤压技术结合，直接高效提升生产效率。
本发明的第三个方面提出了上述Al-Mg-Si合金在车用型材中的应用
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例为一种Al-Mg-Si合金，具体含量为：
按重量百分数计Si 0.5％，Mg 0.84％，Cu 0.18％，Mn 0.015％，Cr 0.059％，Zn0.016％，Ti 0.0099％,Fe 0.11％余量为Al进行备料。
镁锭：采用牌号为Mg9990的镁锭，镁锭中Mg的质量百分比为99.9％以上，符合标准GB/T 3499-2003《原生镁锭》；
合金添加剂(铝硅)：采用AlSi12中间合金，质量符合YS/T282-2000标准；
铝铜：采用AlCu40中间合金，质量符合YS/T282-2000标准；
实施例2
本实施例制备了一种铝合金，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在510℃铸棒上机按恒定的1.7mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
实施例3
本实施例制备了一种铝合金，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在530℃铸棒上机按恒定的1.4mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-120℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
实施例4
本实施例制备了一种铝合金，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例1
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例2的区别在于步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例2相同，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在510℃铸棒上机按恒定的1.7mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为过4m长流动水槽水冷-T6，快速冷却得到常温型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例2
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例3的区别在于步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例3相同，具体过程为：
本实施例制备了一种铝合金，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在530℃铸棒上机按恒定的1.4mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为过4m长流动水槽水冷-T6，快速冷却得到常温型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例3
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例4的区别在于步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例4相同，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm；接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式过4m长流动水槽水冷-T6，快速冷却得到常温型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例4
本对比例为一种Al-Mg-Si合金，本对比例为常规方案的Al-Mg-Si合金，具体含量为：
按重量百分数计Si 0.68％，Mg 0.99％、Cu 0.20％、Mn 0.015％、Cr 0.078％、Zn0.0059％、Ti 0.0131、Fe 0.103％余量为Al进行备料。
对比例5
本对比例制备了一种铝合金，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例2相同，具体过程为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在510℃铸棒上机按恒定的1.7mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为水冷；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例6
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例2区别在于，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，具体过程为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在510℃铸棒上机按恒定的1.7mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例7
本对比例制备了一种铝合金，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例3相同，具体步骤为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在530℃铸棒上机按恒定的1.4mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为水冷；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例8
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例3区别在于，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，具体过程为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在530℃铸棒上机按恒定的1.4mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例9
本对比例制备了一种铝合金，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，其余步骤和实施例4相同，具体过程为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为水冷；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例10
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例4的区别在于，本对比例采用对比例4制备的Al-Mg-Si合金方案，具体过程为：
S1a、将对比例4各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
对比例11
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例4区别在于，没有进行步骤S4c中的时效处理，步骤S4a中采取快速冷却的水冷方式，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为水冷；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％得到汽车型材。
对比例12
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例4的区别在于，没有进行步骤S4c中的时效处理，具体过程为：
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为立体式风罩罩住风冷-T5测速40m/s，得到室温70-150℃型材；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％，得到汽车型材。
对比例13
本对比例制备了一种铝合金，本对比例和实施例4的区别在于，步骤S4a中采用自然冷却(空淬)，其余步骤和实施例2相同。
S1a、将实施例1各种原料按照重量百分比与固体废料、电解铝水混合，加热至750℃，使物料熔化，保温4h，并进行炉内精炼处理、静置，温度不低于730℃得到铝合金；
S1b、经过静置10min后的铝合金，开铸后加入Al-Ti-B丝投喂按5-10mm/s，经石墨转子除气、陶瓷板式过滤，进行半连续铸造，铸出直径为228mm规格的圆锭；
S2、通过以上工序后，铸造出铝合金圆锭进行540℃下2h，565℃下8h的均匀化处理，并在1h内通过水雾冷+风冷冷却至室温。
S3a：将步骤S2得到的铝合金圆锭切除铸棒头尾，锯切成直径228mm，长度700～750mm的挤压铸棒料；
S3b：通过燃气链式加热炉将压铸棒料加热至480～530℃；
S3c：将步骤S3b加热后的铸棒料通过23MN挤压机的加工后得到6腔型材：截面宽度为182.71mm，高度为12.5mm，壁厚4.0mm，弯扭1.0·L/1000mm(L为成品长度1466mm)，平面度0.7mm，接着在480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压；
S4a：将步骤S3c得到的挤压型材进行在线淬火，淬火方式为自然冷却；
S4b：将步骤S4a得到的挤压型材进行矫直，拉伸量为≤3％；
S4c：将步骤S4b得到的挤压型材通过170℃，10h时效处理，得到汽车型材。
试验例
检测实施例2-3和对比例1-3，5-13制备得到的挤压型材的尺寸变形、力学性能及生产效率状况，测试和检测结果如表1。
表1铝合金型材性能
测试标准：
力学性能检测标准：GB/T 228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法；
尺寸变形检测标准：GB/T 14846-2014型材尺寸偏差精度级别检测方法。
由表1的实施例2和对比例1，实施例3和对比例2，实施例4和对比例3的测试结果可知，其他条件相同的情况下，使用风冷淬火便可完成固溶状态的保持，解决Al-Mg-Si合金在淬火敏感温度区间淬火后热胀冷缩不均匀变形，同时避免过饱和第二相的脱溶析出，宏观改善材料在直线度和平面度精度，最高减少50％变形不良，有助于后工序的加工和装配风淬降低型材在挤压后高的淬火敏感性，避免采取快速冷却的方式(水淬)，完美实现型材弯扭尺寸变形低的不良，高的良率产出。
由表1的实施例4和对比例3，相比实施例4的技术风冷淬火的力学性能完全能达到T6态标准。
实施案例4与实施例3相比，型材生产效率提升370kg/h，提升75.5％，提升的效果相对显著，即480℃铸棒上机按恒定的2.5mm/s速度进行挤压(低温高速工艺)，能快速实现固溶所需的温度区间，实现溶质原子完全固溶在基体，同时提高生产效率。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种Al-Mg-Si合金，其特征在于，按重量百分数计，包括如下组分：Si 0.48-0.54％、Mg 0.82-0.87％、Cu 0.16-0.22％、Mn 0.015-0.03％、Cr 0.04-0.08％、Ti 0.009-0.03％、Zn0.016-0.03％，余量为Al和杂质；
所述Mg和Si的重量百分数之和为1.30-1.38％；
所述Si和所述Mg的质量比为1：1.52-1.82。
2.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si合金，其特征在于，所述杂质包括Fe。
3.一种如权利要求1或2所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将铝锭和包含所述Si、Mg、Cu、Mn、Cr、Ti和Zn的制备原料熔化、精炼、净化、铸造得到铸棒；
S2：均匀化处理步骤S1所得铸棒后冷却；
S3：将步骤S2冷却后的铸棒加热、挤压；
S4：将步骤S3挤压后的型材淬火、矫直、时效处理即得。
4.根据权利要求3所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述均匀化处理过程包括第一次均匀化处理和第二次均匀化处理。
5.根据权利要求4所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，所述第一次均匀化处理的温度为540-550℃；所述第一次均匀化处理的时间为2-3h。
6.根据权利要求4所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，所述第二次均匀化处理的温度为565-575℃；所述第二次均匀化处理的时间为8-9h。
7.根据权利要求3所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述挤压的温度为480～530℃；优选的，所述挤压的温度为480～485℃。
8.根据权利要求3所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述挤压的速度为1.5-3.5mm/s；优选的，所述挤压的速度为2.25-2.75mm/s。
9.根据权利要求3所述的Al-Mg-Si合金的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述淬火的方式为风冷淬火。
10.一种如权利要求1～4任一项所述的Al-Mg-Si合金在车用型材中的应用。
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