CN116555641A - 一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料及其熔炼工艺与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高韧性的Al‑Mg‑Si合金材料及其熔炼工艺与应用。本发明超高韧性的Al‑Mg‑Si合金材料，按质量百分比计，所述Al‑Mg‑Si合金材料包括以下组分：硅0.3‑0.5%、铁0.12‑0.25%、铜0.07‑0.12%、镁0.3‑0.6%、锰0.02‑0.1%、钛0.02‑0.05%，余量为铝及不可避免的杂质。本发明超高韧性的Al‑Mg‑Si合金材料挤压性能优异，挤压抗力小，模具寿命高，其中折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°，平均晶粒尺寸：≤100μm，T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000 h热稳定后性能：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％，用于制备汽车吸能盒能够满足客户对吸能盒用铝合金的性能要求，能够满足汽车吸能盒对强塑性和安全性的要求。
Description
技术领域
本发明属于变形铝合金材料技术领域，具体涉及一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料及其熔炼工艺与应用。
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，目前的Al-Mg-Si合金无法满足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≥160°、垂直挤压方向≥160°；平均晶粒尺寸：≤100μm；T7压溃无裂纹；T7经130℃*1000 h热稳定后性能要求：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥170 MPa，延伸率A50≥10％，因此开发能够满足上述性能要求的新Al-Mg-Si合金显得尤为重要。
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，提供了一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料及其熔炼工艺与应用。本发明超高韧性的Al-Mg-Si合金材料挤压性能优异，挤压抗力小，模具寿命高，其中折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°，平均晶粒尺寸：≤100μm，T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000 h热稳定后性能：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％，用于制备汽车吸能盒，能够满足客户对吸能盒用铝合金的性能要求，能够满足汽车吸能盒对强塑性和安全性的要求。
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超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，所述Al-Mg-Si合金材料包括以下组分：硅0.3-0.5%、铁0.12-0.25%、铜0.07-0.12%、镁0.3-0.6%、锰0.02-0.1%、钛0.02-0.05%，余量为铝及不可避免的杂质。
进一步地，所述Al-Mg-Si合金材料的折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°；平均晶粒尺寸：≤100μm；
所述Al-Mg-Si合金材料的T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能满足：抗拉强度≥205MPa，屈服强度≥180MPa，延伸率A50≥10％。
第二方面，本发明实施例提供了一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料的应用方法，上述超高韧性的Al-Mg-Si合金材料应用于制备汽车吸能盒。
第三方面，本发明实施例提供了一种Al-Mg-Si铝合金材料的熔铸工艺，应用于上述超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，包括以下步骤：
（1）按上述Al-Mg-Si合金材料中的组分比例，将除镁元素外的硅、铁、铜、镁、锰、钛及铝的配料装炉熔炼，温度为750～780℃；
（2）按上述Al-Mg-Si合金材料中的组分比例，向熔炉中加入镁元素，机械搅拌30-40min后电磁搅拌30-40min，继续熔炼，同时扒渣；
（3）精炼：将步骤（2）中的炉料在760～780℃下精炼30-35min，同时扒渣；
（4）浇铸：出炉温度为790～805℃，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89±0.5mm/min；
（5）步骤（4）中浇铸得到的圆棒或扁锭进行均匀化处理：温度为570±5℃，保温时间为14-14.5小时；
（6）挤压采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为530～560℃。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明超高韧性的Al-Mg-Si合金材料挤压性优异，挤压抗力小，模具寿命高，其中折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°，平均晶粒尺寸：≤100μm，T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能要求：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％，用于制备汽车吸能盒，能够满足客户对吸能盒用铝合金的性能要求，能够满足汽车吸能盒对强塑性和安全性的要求。
具体实施方式
本发明提供了一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，所述Al-Mg-Si合金材料包括以下组分：硅0.3-0.5%、铁0.12-0.25%、铜0.07-0.12%、镁0.3-0.6%、锰0.02-0.1%、钛0.02-0.05%，余量为铝及不可避免的杂质。
上述Al-Mg-Si合金材料的折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°；平均晶粒尺寸：≤100μm；
上述Al-Mg-Si合金材料的T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能满足：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％。
上述超高韧性的Al-Mg-Si合金材料用于制备汽车吸能盒。
实施例1
一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.496%、铁0.245%、铜0.118%、镁0.595%、锰0.0993%、钛0.0497%，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例2
一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.402%、铁0.223%、铜0.105%、镁0.453%、锰0.0603%、钛0.0456%，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例3
一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.413%、铁0.205%、铜0.0971%、镁0.485%、锰0.0586%、钛0.0429%，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例4
一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.308%、铁0.12%、铜0.0706%、镁0.319%、锰0.0221%、钛0.0308%，余量为铝及不可避免的杂质。
对比例1
一种6060铝合金，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.521%、铁0.223%、铜0.005%、镁0.485%、锰0.0328%、钛0.0126%，余量为铝及不可避免的杂质。
对比例2
一种6063铝合金，按质量百分比计，包含以下组分：硅0.457%、铁0.237%；铜0.008%、镁0.727%、锰0.0304%、钛0.0149%，余量为铝及不可避免的杂质。
实施例5
一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料的的熔铸工艺，将实施例1-4和对比例1-2中的铝镁硅系铝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）按实施例1-4和对比例1-2中的铝镁硅系铝合金材料中的组分比例，将除镁元素外的硅、铁、铜、锰、钛及铝的配料装炉熔炼，温度为750～780℃；
（2）按实施例1-4和对比例1-2中的铝镁硅系铝合金材料中的组分比例，向熔炉中加入镁元素，机械搅拌30-40min后加电磁搅拌30-40min，继续熔炼，同时扒渣；
（3）精炼：将步骤（2）中炉料在760～780℃下精炼30-35min，同时扒渣；
（4）浇铸：出炉温度为790～805℃，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89mm/min；
（5）进行均匀化处理，温度为570℃，保温时间为8小时；
（6）挤压采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为530～560℃。试验过程中的产品在3600吨压力下挤压生产，棒材米重为3.15kg/m，在挤压比为46的状态下挤压速度10m/min，经过雾冷后的材料温度在35℃以下。
实施例1-4和对比例1-2中T7合金的折弯测试及晶粒尺寸、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中T7合金的折弯测试及晶间腐蚀压溃测试
实施例1-4和对比例1-2中的T7合金经130℃*1000h热稳定后的性能测试，其结果如下表2所示：
表2实施例1-4和对比例1-2中的T7合金经130℃*1000h热稳定后的性能测试结果
试验结果证明，相比对比例2中的6063铝合金，实施例1-4（特别是实施例2-4）中的Al-Mg-Si合金适当降低Mg含量可以进一步提高合金延伸率韧性，有利于材料的延展性及压溃性能；相比对比例1中的6060铝合金，适当降低Si含量、适当增加Cu含量能够保证材料强度，适当增加Mn、Ti含量能够改善材料的晶粒度。
本发明超高韧性的Al-Mg-Si合金材料挤压性优异，挤压抗力小，模具寿命高，其中折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°，平均晶粒尺寸：≤100μm，T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能要求：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％，用于制备汽车吸能盒，能够满足客户对吸能盒用铝合金的性能要求，能够满足汽车吸能盒对强塑性和安全性的要求。
综上所述，该新Al-Mg-Si合金是一种性能优良的超高韧、耐热、耐腐蚀的汽车吸能盒用铝合金。
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 (4)
1.一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，其特征在于，按质量百分比计，所述Al-Mg-Si合金材料包括以下组分：硅0.3-0.5%、铁0.12-0.25%、铜0.07-0.12%、镁0.3-0.6%、锰0.02-0.1%、钛0.02-0.05%，余量为铝及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的超高韧性的Al-Mg-Si合金材料，其特征在于，所述Al-Mg-Si合金材料的折弯角度：沿挤压方向≥155°，垂直挤压方向≥155°；平均晶粒尺寸：≤100μm；
所述Al-Mg-Si合金材料的T7压溃无裂纹，T7经130℃*1000h热稳定后性能满足：抗拉强度≥205 MPa，屈服强度≥180 MPa，延伸率A50≥10％。
3.一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料的应用，其特征在于，权利要求1或2所述的超高韧性的Al-Mg-Si合金材料应用于制备汽车吸能盒。
4.一种Al-Mg-Si铝合金材料的熔铸工艺，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的Al-Mg-Si铝合金材料，包括以下步骤：
（1）按上述Al-Mg-Si合金材料中的组分比例，将除镁元素外的硅、铁、铜、镁、锰、钛及铝的配料装炉熔炼，温度为750～780℃；
（2）按上述Al-Mg-Si合金材料中的组分比例，向熔炉中加入镁元素，机械搅拌30-40min后电磁搅拌30-40 min，继续熔炼，同时扒渣；
（3）精炼：将步骤（2）中的炉料在760～780℃下精炼30-35min，同时扒渣；
（4）浇铸：出炉温度为790～805℃，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89±0.5mm/min；
（5）步骤（4）中浇铸得到的圆棒或扁锭进行均匀化处理：温度为570±5℃，保温时间为14-14.5小时；
（6）挤压采用在线喷淋冷却，挤压出口温度为530～560℃。
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| CN202310660858.XA CN116555641A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种超高韧性的Al-Mg-Si合金材料及其熔炼工艺与应用 |
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Citations (7)
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| JP2000319742A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-11-21 | Kobe Steel Ltd | 軸圧壊特性に優れるアルミニウム合金押出材 |
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2023
- 2023-06-06 CN CN202310660858.XA patent/CN116555641A/zh active Pending
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