CN115927926A - 一种高塑性车体结构铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种高塑性车体结构铝合金，其组合物及其重量百分比如下：Si9.8‑10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55‑0.65％,Mg0.015‑0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015‑0.035％,Ti0.07‑0.1％，其余为Al。还公开了一种高塑性车体结构铝合金的制备方法。采用本发明制备得到的铝合金产品具有能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求的特点。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种高塑性车体结构铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。
传统的汽车铝合金材料生产加工工艺为:按照规定的技术参数把成份调整合格后,再用99.999％的高纯氮气进行精炼除气除渣.最后铸造成铝锭供用户使用。但是按照现有规定的技术参数把成份调整合格后并按照现有工艺制造得到的铝合金材料不能够很好的满足制造车体结构所需的高塑性的性能要求。
因此，怎样才能够提供一种能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求的高塑性车体结构铝合金及其制备方法，成为本领域技术人员有待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，怎样提供一种能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求的高塑性车体结构铝合金及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种高塑性车体结构铝合金，其特点在于，其组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55-0.65％,Mg0.015-0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015-0.035％,Ti0.07-0.1％，其余为Al。
这样，上述的塑性车体结构铝合金中，Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55-0.65％,Mg0.015-0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015-0.035％,Ti0.07-0.1％，其余为Al。与传统的铝合金相比，上述的高塑性车体结构铝合金具有以下特点：1、把Si的百分比含量进行优化，把Si的含量提高，使得得到的铝合金产品流动性更好，同时，Si的含量又在合理的范围内，避免了由于Si含量过高造成的初晶硅过多,能够更好的避免影响产品晶粒尺寸和性能。
2、把Fe的百分比含量进行优化，把Fe的含量降低，使得得到的铝合金产品具有更好的塑性，延伸率越好，同时保证其他性能符合要求。
3、把Mn的百分比含量进行优化，把Mn元素做高到0.6％左右,便于产品压铸脱模和提升产品的硬度，该元素Mn0.55-0.65％，含量更加合理，能够更好的避免铝合金产品形成硬点，且保证铝合金产品的导热性。
4、传统的标准是Ti小于0.2％,上述的铝合金中，使得Ti0.07-0.1％，能够更加充分细化铝固溶体,使产品的晶粒组织更加细腻。
5、传统的标准中没有Sr元素的要求,上述技术方案中通过添加Sr变质剂,对产品中的初晶硅进行充分破碎细化,防止产品因杆状组织过多影响产品的组织通性,从而使产品的晶粒更加细化，从而更好的提升铝合金产品的塑性。
作为优化，其组合物及其重量百分比如下：Si为10.09％，Fe为0.0947％，Cu为0.0078％，Mn为0.575％，Mg为0.158％，Zn为0.0045％，Sr为0.02％，Ti为0.0835％；其余为Al。
这样，Si为10.09％，Fe为0.0947％，Cu为0.0078％，Mn为0.575％，Mg为0.158％，Zn为0.0045％，Sr为0.02％，Ti为0.0835％；其余为Al。各个组分的百分比含量设计更加合理，得到的铝合金产品性能更好，能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求。
本发明还公开了一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、对熔炼炉进行洗炉；b、在熔炼炉内加入低铁电解铝材料AOO铝熔化后配用低铁含量的331硅；c、熔硅完成后，加入铝锰合金提高产品的性能，同时加入钛剂对铝合金产品晶粒进行细化，；加入锰合金和钛剂后，使得锰合金和钛剂在铝水中焖保温15-20分钟，再充分搅拌，然后再加入部分降温材料AOO铝，使铝液的温度降到740-760度之间；d、加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Sr和Ti元素含量达到预设数值后，使用0.15-0.2％的环保型精炼剂采用高纯氩气作为载体平分为2次对铝水进行精炼除渣；e、加入铝锶合金，对产品的初晶硅尺寸进行细化，再次开启电磁搅拌使铝锶合金分布均匀；然后只需再使用99.999％的高纯氩气进行20-30分钟除气；之后得到所需铝合金产品。
这样，上述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法中，熔硅完成后，加入铝锰合金能够提高产品的硬度性能，使得得到的产品更好的适合压铸产品使用。加入钛剂对铝合金产品能够使得产品的晶粒更加细小，组织分布均匀。锰合金和钛剂在铝水中焖保温15-20分钟，使得锰合金和钛剂有足够的时间进行熔化弥散。加入部分降温材料AOO铝，使铝液的温度降到740-760度之间，能够更好的防止产品温度过高出现过烧组织。整个制备方法步骤简单合理，通过加入铝锶合金，对产品的初晶硅尺寸进行细化，再次开启电磁搅拌使铝锶合金分布均匀；然后只需再使用99.999％的高纯氩气进行20-30分钟除气；之后得到所需铝合金产品。使得得到的产品能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求。
作为优化，步骤a中，采用优质的低铁电解铝材料AOO铝熔化后对熔炼炉进行清洗，保证熔炼炉的干净无杂质；且将清洗熔炼炉产生的铝水倒出作为备用。
这样，先采用优质的低铁电解铝材料AOO铝熔化后对熔炼炉进行清洗，保证熔炼炉的干净无杂质；能够使得最终制备得到的铝合金产品更好的满足各组分百分比含量，提高产品质量。
作为优化，步骤d中，加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得产品组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03，Mn0.55-0.65,Mg0.015-0.25,Zn≤0.05，Sr0.015-0.035,Ti0.07-0.1，其余为Al。
这样，加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，能够使得各元素更好的满足，Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03，Mn0.55-0.65,Mg0.015-0.25,Zn≤0.05，Sr0.015-0.035,Ti0.07-0.1，其余为Al。
作为优化，步骤d中，高纯氩气的纯度为99.999％；每次精炼除渣时间为15-20分钟，两次精炼结束后，取样检测针孔≤1级，方可进行下一步操作。
这样，采用纯度为99.999％的高纯氩气，每次精炼除渣时间为15-20分钟，两次精炼结束后，取样检测针孔≤1级，方可进行下一步操作，能够更好的保证制备得到的铝合金产品的质量。
作为优化，步骤e中，全程温度控制在740-760度之间，除气完成后取样针孔达标一级方可。
这样，控制温度在740-760度之间，温度控制更加合理。
作为优化，步骤e中，加入的铝锶合金的锶含量为0.02-0.035％。
这样，选用的铝锶合金的锶含量更加的合理。
作为优化，步骤b中，加入的AOO铝中铁含量≤0.065％；且加入低铁硅兑比成成特定要求成份的产品，且使得铁含量≤0.11％；熔硅温度控制在800-830度，采用电磁搅拌和人工搅拌双结合的方式保证硅的充分熔化和晶粒细小。
这样，使得加入的AOO铝中铁含量≤0.065％，能够更好的满足值得得到的铝合金产品的铁的含量。并且熔硅温度控制在800-830度，采用电磁搅拌和人工搅拌双结合的方式保证硅的充分熔化和晶粒细小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，
实施例，一种高塑性车体结构铝合金，其特点在于，其组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55-0.65％,Mg0.015-0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015-0.035％,Ti0.07-0.1％，其余为Al。
这样，上述的塑性车体结构铝合金中，Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55-0.65％,Mg0.015-0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015-0.035％,Ti0.07-0.1％，其余为Al。与传统的铝合金相比，上述的高塑性车体结构铝合金具有以下特点：1、把Si的百分比含量进行优化，把Si的含量提高，使得得到的铝合金产品流动性更好，同时，Si的含量又在合理的范围内，避免了由于Si含量过高造成的初晶硅过多,能够更好的避免影响产品晶粒尺寸和性能。
2、把Fe的百分比含量进行优化，把Fe的含量降低，使得得到的铝合金产品具有更好的塑性，延伸率越好，同时保证其他性能符合要求。
3、把Mn的百分比含量进行优化，把Mn元素做高到0.6％左右,便于产品压铸脱模和提升产品的硬度，该元素Mn0.55-0.65％，含量更加合理，能够更好的避免铝合金产品形成硬点，且保证铝合金产品的导热性。
4、传统的标准是Ti小于0.2％,上述的铝合金中，使得Ti0.07-0.1％，能够更加充分细化铝固溶体,使产品的晶粒组织更加细腻。
5、传统的标准中没有Sr元素的要求,上述技术方案中通过添加Sr变质剂,对产品中的初晶硅进行充分破碎细化,防止产品因杆状组织过多影响产品的组织通性,从而使产品的晶粒更加细化，从而更好的提升铝合金产品的塑性。
本具体实施方式中，其组合物及其重量百分比如下：Si为10.09％，Fe为0.0947％，Cu为0.0078％，Mn为0.575％，Mg为0.158％，Zn为0.0045％，Sr为0.02％，Ti为0.0835％；其余为Al。
这样，Si为10.09％，Fe为0.0947％，Cu为0.0078％，Mn为0.575％，Mg为0.158％，Zn为0.0045％，Sr为0.02％，Ti为0.0835％；其余为Al。各个组分的百分比含量设计更加合理，得到的铝合金产品性能更好，能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求。
在另一些实施列中，各个组分的百分比含量也可以去两个端点值，或是中间值。
表1为本技术方案中的化学成分配方：
原材料明细:低铁材料AOO铝,低铁硅331；铝锰合金(75％)；铝锶合金(10％)；钛剂(75％)；纯镁锭。
我司做成的产品最终配方检测结果为:Si—10.09，Fe-0.0947Cu—0.0078，Mn-0.575，Mg-0.158，Zn—0.0045，Sr—0.02，Ti-0.0835。
本实施例中还公开了一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，包括以下步骤：a、对熔炼炉进行洗炉；b、在熔炼炉内加入低铁电解铝材料AOO铝熔化后配用低铁含量的331硅；c、熔硅完成后，加入铝锰合金提高产品的性能，同时加入钛剂对铝合金产品晶粒进行细化，；加入锰合金和钛剂后，使得锰合金和钛剂在铝水中焖保温15-20分钟，再充分搅拌，然后再加入部分降温材料AOO铝，使铝液的温度降到740-760度之间；d、加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Sr和Ti元素含量达到预设数值后，使用0.15-0.2％的环保型精炼剂采用高纯氩气作为载体平分为2次对铝水进行精炼除渣；e、加入铝锶合金，对产品的初晶硅尺寸进行细化，再次开启电磁搅拌使铝锶合金分布均匀；然后只需再使用99.999％的高纯氩气进行20-30分钟除气；之后得到所需铝合金产品。
这样，上述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法中，熔硅完成后，加入铝锰合金能够提高产品的硬度性能，使得得到的产品更好的适合压铸产品使用。加入钛剂对铝合金产品能够使得产品的晶粒更加细小，组织分布均匀。锰合金和钛剂在铝水中焖保温15-20分钟，使得锰合金和钛剂有足够的时间进行熔化弥散。加入部分降温材料AOO铝，使铝液的温度降到740-760度之间，能够更好的防止产品温度过高出现过烧组织。整个制备方法步骤简单合理，通过加入铝锶合金，对产品的初晶硅尺寸进行细化，再次开启电磁搅拌使铝锶合金分布均匀；然后只需再使用99.999％的高纯氩气进行20-30分钟除气；之后得到所需铝合金产品。使得得到的产品能够更好的满足制造车体结构所需的高塑性性能要求。
本具体实施方式中，步骤a中，采用优质的低铁电解铝材料AOO铝熔化后对熔炼炉进行清洗，保证熔炼炉的干净无杂质；且将清洗熔炼炉产生的铝水倒出作为备用。
这样，先采用优质的低铁电解铝材料AOO铝熔化后对熔炼炉进行清洗，保证熔炼炉的干净无杂质；能够使得最终制备得到的铝合金产品更好的满足各组分百分比含量，提高产品质量。
本具体实施方式中，步骤d中，加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得产品组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03，Mn0.55-0.65,Mg0.015-0.25,Zn≤0.05，Sr0.015-0.035,Ti0.07-0.1，其余为Al。
这样，加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，能够使得各元素更好的满足，Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03，Mn0.55-0.65,Mg0.015-0.25,Zn≤0.05，Sr0.015-0.035,Ti0.07-0.1，其余为Al。
本具体实施方式中，步骤d中，高纯氩气的纯度为99.999％；每次精炼除渣时间为15-20分钟，两次精炼结束后，取样检测针孔≤1级，方可进行下一步操作。
这样，采用纯度为99.999％的高纯氩气，每次精炼除渣时间为15-20分钟，两次精炼结束后，取样检测针孔≤1级，方可进行下一步操作，能够更好的保证制备得到的铝合金产品的质量。
本具体实施方式中，步骤e中，全程温度控制在740-760度之间，除气完成后取样针孔达标一级方可。
这样，控制温度在740-760度之间，温度控制更加合理。
本具体实施方式中，步骤e中，加入的铝锶合金的锶含量为0.02-0.035％。
这样，选用的铝锶合金的锶含量更加的合理。
本具体实施方式中，步骤b中，加入的AOO铝中铁含量≤0.065％；且加入低铁硅兑比成成特定要求成份的产品，且使得铁含量≤0.11％；熔硅温度控制在800-830度，采用电磁搅拌和人工搅拌双结合的方式保证硅的充分熔化和晶粒细小。
这样，使得加入的AOO铝中铁含量≤0.065％，能够更好的满足值得得到的铝合金产品的铁的含量。并且熔硅温度控制在800-830度，采用电磁搅拌和人工搅拌双结合的方式保证硅的充分熔化和晶粒细小。
采用上述方法步骤制得的铝合金产品，浇铸形成的拉力试棒:抗拉强度达到230Mpa.屈服强度100Mpa,延伸率达到10％.布氏硬度59HBW，转换成压铸试棒:抗拉强度达到328Mpa.屈服强度142Mpa,延伸率达到14％.布氏硬度84HBW(行业内浇铸产品物理性能是压铸产品70％)。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高塑性车体结构铝合金，其特点在于，其组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03％，Mn0.55-0.65％,Mg0.015-0.25％,Zn≤0.05％，Sr0.015-0.035％,Ti0.07-0.1％，其余为Al。
2.如权利要求1所述的一种高塑性车体结构铝合金，其特征在于：其组合物及其重量百分比如下：Si为10.09％，Fe为0.0947％，Cu为0.0078％，Mn为0.575％，Mg为0.158％，Zn为0.0045％，Sr为0.02％，Ti为0.0835％；其余为Al。
3.一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、对熔炼炉进行洗炉；
b、在熔炼炉内加入低铁电解铝材料AOO铝熔化后配用低铁含量的331硅；
c、熔硅完成后，加入铝锰合金提高产品的性能，同时加入钛剂对铝合金产品晶粒进行细化；加入锰合金和钛剂后，使得锰合金和钛剂在铝水中焖保温15-20分钟，再充分搅拌，然后再加入部分降温材料AOO铝，使铝液的温度降到740-760度之间；
d、加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Sr和Ti元素含量达到预设数值后，使用0.15-0.2％的环保型精炼剂采用高纯氩气作为载体平分为2次对铝水进行精炼除渣；
e、加入铝锶合金，对产品的初晶硅尺寸进行细化，再次开启电磁搅拌使铝锶合金分布均匀；然后只需再使用99.999％的高纯氩气进行20-30分钟除气；之后得到所需铝合金产品。
4.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤a中，采用优质的低铁电解铝材料AOO铝熔化后对熔炼炉进行清洗，保证熔炼炉的干净无杂质；且将清洗熔炼炉产生的铝水倒出作为备用。
5.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤d中，加入纯镁锭，搅拌均匀调整元素成份，使得产品组合物及其重量百分比如下：Si9.8-10.5％，Fe≤0.12％，Cu≤0.03，Mn0.55-0.65,Mg0.015-0.25,Zn≤0.05，Sr0.015-0.035,Ti0.07-0.1，其余为Al。
6.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤d中，高纯氩气的纯度为99.999％；每次精炼除渣时间为15-20分钟，两次精炼结束后，取样检测针孔≤1级，方可进行下一步操作。
7.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤e中，全程温度控制在740-760度之间，除气完成后取样针孔达标一级方可。
8.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤e中，加入的铝锶合金的锶含量为0.02-0.035％。
9.如权利要求3所述的一种高塑性车体结构铝合金的制备方法，其特征在于：步骤b中，加入的AOO铝中铁含量≤0.065％；且加入低铁硅兑比成成特定要求成份的产品，且使得铁含量≤0.11％；熔硅温度控制在800-830度，采用电磁搅拌和人工搅拌双结合的方式保证硅的充分熔化和晶粒细小。
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