CN115369337B - 一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法 - Google Patents

一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含锆Al‑Mg合金型材的制备方法，包括以下步骤：⑴对铸锭进行双级均匀化处理；⑵对挤压筒、模具和铸锭加热；⑶挤压铸锭，模具孔中挤出型材；⑷对步骤⑶的型材进行冷加工后得到成品。本发明中，通过双级均匀化处理使铸锭组织均匀，消除铸造应力，降低变形抗力，提升抗剥落腐蚀、晶间腐蚀性能。通过挤压模具精密配置，采用高温挤压，与较高的均匀挤压速度匹配控制，可保证挤压产品的组织均匀性，减少弯曲、扭拧、波浪，产品成品率由原来50％提高到70％，生产效率提高30％以上。本发明产出的锆Al‑Mg合金型材，可以应用于舰船等工业制造领域。

Description

一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法
技术领域
本发明属于铝型材加工技术领域，尤其是一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法。
背景技术
铝合金型材是一种被广泛使用的结构，其中的Al-Mg系铝合金以Mg为主要的合金元素，其焊接性能、抛光性能好，适用于生产各种塑性加工制品，供造船、车厢、仪器和各种容器等焊接结构使用。Al-Mg系铝合金随着Mg含量的增加会给随后进行的各种加工生产带来很多的困难，其存在以下问题：热挤压性较差，挤压时合金的变形抗力大；热收缩率大、热状态与冷状态的尺寸变化大，控制难度大；挤压型材时成形较差，会产生平面间隙超差弯曲、扭拧、无规律的出现如图1椭圆圈里标示的“波浪”等缺陷；会造成制品成品率和生产效率低，综合性能不合格等问题，同时制品的室温力学性能无法满足技术标准要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法。该方法可提高型材尺寸精度，同时保障材料强度和韧性，并应具有内应力底、组织均匀的特点。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴对铸锭进行双级均匀化处理；
⑵对挤压筒、模具和铸锭加热；
⑶挤压铸锭，模具孔中挤出型材；
⑷对步骤⑶的型材进行冷加工后得到成品。
进一步的：步骤⑴所述铸锭双级均质化处理的过程是：第一级铸锭均匀化处理温度为474-480℃，升温2h，保温18h；第二级均匀化处理温度为494-500℃，升温30min，保温6h；
降温到室温，降温30min。
进一步的：步骤⑵所述挤压筒加热的过程是：挤压筒预热至400-460℃，升温速度80-120℃/h；
步骤⑵所述模具加热的过程是：模具预热至440-480℃，升温速度80-200℃/h。
进一步的：步骤⑵所述铸锭加热的过程是：铸锭预热至460-480℃，升温速度40-80℃/h。
进一步的：铸锭头部温度比尾部温度高20-30℃。
进一步的：步骤⑶所述挤出过程是：将加热后的铸锭装入挤压筒，温度高的头部向前；挤压轴推动铸锭完成墩粗；挤压轴继续前进，将铸锭从挤压模孔中挤出成型。
进一步的：镦粗阶段挤压速度0.4-0.7mm/s，挤压突破阶段的挤压速度0.1-0.3mm/s，挤压稳定阶段挤压速度0.6-1.0mm/s，挤压收尾阶段挤压速度0.2-0.4mm/s。
进一步的：步骤⑷所述冷加工过程是：拉伸型材，采用1.0-3.0％的永久塑性变形率。
进一步的：拉伸速度为5-10mm/s，型材装夹时保证型材平面部分对正；拉伸时调整扭拧头，消除型材在挤压时产生的应力和扭拧变形。
进一步的：拉伸的拉力取值范围是：拉力大于材料的屈服强度与材料横截面面积的乘积且拉力小于材料的抗拉强度与材料横截面积的乘积。
本发明取得的技术效果是：
本发明中，通过双级均匀化处理使铸锭组织均匀，消除铸造应力，降低变形抗力，提升抗剥落腐蚀、晶间腐蚀性能。通过挤压模具精密配置，采用高温挤压，与较高的均匀挤压速度匹配控制，可保证挤压产品的组织均匀性，减少弯曲、扭拧、波浪，产品成品率由原来50％提高到70％，生产效率提高30％以上。合理控制冷加工量，消除型材在挤压时产生的应力和扭拧变形，显著提升抗剥落腐蚀、晶间腐蚀性能。本发明产出的锆Al-Mg合金型材，可以应用于舰船等工业制造领域。制作的产品尺寸精度、表面质量满足GB/T 26006-2010的要求，具有优良的综合力学性能。
附图说明
图1是挤出时的波浪缺陷图片；
图2是挤出筒和模具的示意图；
图3(a)(b)(c)是三种型材的截面图；
图4(a)(b)分别为腐蚀前和腐蚀后的图片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法，本发明的创新在于：
铸锭为含锆Al-Mg合金，化学成分如下表1：
表1合金化学成分(质量百分比％)
铝是基体金属，其含量采用扣除所测其他元素含量之和的剩余含量。
对铸锭进行双级均匀化处理，第一阶段铸锭均匀化处理温度为474-480℃，升温2h，保温18h；第二阶段均匀化处理温度为494-500℃，升温30min，保温6h；降温到室温，降温30min。
使用上述含锆Al-Mg合金，通过双级均匀化处理，使铸锭组织均匀，消除铸造应力，降低变形抗力，提升抗剥落腐蚀、晶间腐蚀性能。
挤压筒和模具如图2所示：
挤压筒内套2内部设置挤压轴1，挤压轴前部通过连接销3设置挤压垫片4，挤压垫片将加热后的铸锭5向挤压模具7方向挤压。挤压模具和模垫8设置在模套6内，在模套前部通过定位销9设置前环10和后环11。
上述制备方法包括以下步骤：
⑴对挤压筒、模具和铸锭加热；
步骤⑴所述挤压筒加热的过程是：挤压筒预热至400-460℃，升温速度80-120℃/h。
步骤⑴所述模具加热的过程是：模具预热至440-480℃，升温速度80-200℃/h。
步骤⑴所述铸锭加热的过程是：铸锭预热至460-480℃，升温速度40-80℃/h。铸锭头部温度比尾部温度高20-30℃。优选的方案是：铸锭加热至头部温度480±5℃(接近过烧温度)，尾部温度460±5℃，升温速度40-80℃/min。
⑵挤压铸锭，模具孔中挤出型材；
步骤⑵所述挤出过程是：将加热后的铸锭装入挤压筒，温度高的头部向前；挤压轴推动铸锭完成墩粗；挤压轴继续前进，将铸锭从挤压模孔中挤出成型。挤压速度为0.1-1.0mm/s。
优选的方案是：镦粗阶段挤压速度0.4-0.7mm/s，挤压突破阶段的挤压速度0.1-0.3mm/s，挤压稳定阶段挤压速度0.6-1.0mm/s，挤压收尾阶段挤压速度0.2-0.4mm/s。
要求挤压稳定阶段设定挤压速度后恒定不变，通过铸锭变形产生的热量补充铸锭的梯度温差，保证证制品恒温。
⑶对步骤⑵的型材进行冷加工后得到成品。
步骤⑶所述冷加工过程是：拉伸型材，采用1.0-3.0％的永久塑性变形率。拉伸速度为5-10mm/s，型材装夹时保证型材平面部分对正；拉伸时调整扭拧头，消除型材在挤压时产生的应力和扭拧变形。
拉伸的拉力取值范围是：
拉力大于(材料的屈服强度)Rp0.2×(横截面面积)F且拉力小于(材料的抗拉强度)Rm×(横截面面积)F。拉伸变形超过金属的屈服极限：一般规定为发生0.2％永久变形,拉力超过(材料的屈服强度)Rp0.2×(横截面面积)F，并达到1.0-3.0％的永久塑性变形程度，使各条纵向纤维的弹复能力趋于一致，在弹复后各处的残余弯曲量不超过允许值(允许值一般分为普通级、高精级和超高精级，每个级别所要求的弯曲度又与制品的外接圆直径和型材最小壁厚有关)。
拉伸时观察型材扭拧变化并旋转调节扭拧头，消除型材在挤压时产生的应力和扭拧变形，提高制品强度和提升晶间腐蚀性能。根据型材的扭拧程度确定旋转的量，每根型材的扭拧程度不同，所以旋转的量也不一样。
由于弯曲、扭拧、波浪严重的，除了增加精整矫直的工作量外，部分位置的弯曲、扭拧、波浪还无法精整到满足技术要求，从而造成成品率低。本发明通过挤压模具精密配置，采用高温挤压，与较高的均匀挤压速度匹配控制，可保证挤压产品的组织均匀性，减少弯曲、扭拧、波浪。产品成品率由原来50％提高到70％，生产效率提高30％以上。
图3为三种常见的型材的截面图，通过上述配方的合金以及上述制备方法，型材的实测性能如表2所示：
表2产品力学性能
从表2可知，抗拉强度比技术要求333MPa高出11％以上，屈服强度比技术要求205MPa高出19％以上，断后伸长率比技术要求11％高出14％以上。
型材的晶间腐蚀检测结果如表3。
表3晶间腐蚀检测结果
从表3可知，检测结果比技术要求15mg/cm2降低17％以上。
型材剥落腐蚀检测结果如图4，A为未腐蚀前表面，B为腐蚀后表面，腐蚀后表面局部存在点状腐蚀点，未形成多区域点状或连续性腐蚀区域，与标准图谱比较，可以判断腐蚀等级达到PA级，比技术要求PB级提升一个等级。
本发明产出的锆Al-Mg合金型材，可以应用于舰船等工业制造领域。制作的产品尺寸精度、表面质量满足GB/T 26006-2010的要求，具有优良的综合力学性能。

Claims (1)

1.一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法，其特征在于：所述含锆Al-Mg合金包括按质量百分比计量的以下组分：0.10%的Si、0.16%的Fe、0.05%的Cu、0.8%的Mn、6.3%的Mg、0.05%的Zn、0.09%的Zr和余量的Al；
所述制备方法包括以下步骤：
⑴对铸锭进行双级均匀化处理;
⑵对挤压筒、模具和铸锭加热；
⑶挤压铸锭，模具孔中挤出型材；
⑷对步骤⑶的型材进行冷加工后得到成品；
步骤⑴所述铸锭双级均质化处理的过程是：第一级铸锭均匀化处理温度为474-480℃，升温2h，保温18h；第二级均匀化处理温度为494-500℃，升温30min，保温6h；降温到室温，降温30min；
步骤⑵所述挤压筒加热的过程是：挤压筒预热至400-460℃，升温速度80-120℃/h ；步骤⑵所述模具加热的过程是：模具预热至440-480℃，升温速度80-200℃/h ；
步骤⑵所述铸锭加热的过程是：铸锭预热至460-480℃，升温速度40-80℃/h ；
铸锭头部温度比尾部温度高20-30℃ ；
步骤⑶所述挤出过程是：将加热后的铸锭装入挤压筒，温度高的头部向前；挤压轴推动铸锭完成墩粗；挤压轴继续前进，将铸锭从挤压模孔中挤出成型；
镦粗阶段挤压速度0.4-0.7 mm/s，挤压突破阶段的挤压速度0.1-0.3 mm/s，挤压稳定阶段挤压速度0.6-1.0 mm/s，挤压收尾阶段挤压速度0.2-0.4 mm/s ；
步骤⑷所述冷加工过程是：拉伸型材，采用1.0-3.0%的永久塑性变形率；
拉伸速度为5-10 mm/s ，型材装夹时保证型材平面部分对正；拉伸时调整扭拧头，消除型材在挤压时产生的应力和扭拧变形；
拉伸的拉力取值范围是：拉力大于材料的屈服强度与材料横截面面积的乘积且拉力小于材料的抗拉强度与材料横截面积的乘积。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110724862A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 广西南南铝加工有限公司 一种船舶用铝合金型材制备工艺
CN112547831A (zh) * 2020-11-24 2021-03-26 东北大学 一种大宽幅铝合金带筋板及其生产方法和挤压穿孔针

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190148A (ja) * 1987-01-31 1988-08-05 Furukawa Alum Co Ltd 構造用Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金押出材の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110724862A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 广西南南铝加工有限公司 一种船舶用铝合金型材制备工艺
CN112547831A (zh) * 2020-11-24 2021-03-26 东北大学 一种大宽幅铝合金带筋板及其生产方法和挤压穿孔针

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