一种交通运输工具用铝合金型材及其挤压方法技术

一种交通运输工具用铝合金型材及其挤压方法，所述铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Mg 0.6～0.9%，Si 0.3～0.5%，Se 0.1～0.3%，Tc 0.1～0.3%，In 0.1～0.3%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，不可避免的其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。本发明专利技术通过设计特定的合金成分组成及其挤压工艺，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，铝合金型材具有高的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能，可广泛应用于汽车、轨道交通、船舶、飞机等交通运输工具领域。

An aluminum alloy profile and its extrusion method for transportation tools

With the Aluminum Alloy profile extrusion method and a means of transport, the Aluminum Alloy section consists of the following components and mass percentage composition: Mg 0.6 ~ 0.9%, 0.3 ~ 0.5% Si, Se 0.1 ~ 0.3%, 0.1 ~ 0.3% Tc, In 0.1 ~ 0.3%, Fe = 0.15%, margin for other impurities Al and other impurities are inevitable, unavoidable individual is less than 0.05%, less than 0.15% of total. The composition and extrusion process through the design of specific alloy composition, inhibit recrystallization and grain growth, the Aluminum Alloy profiles along the extrusion direction on fibrous grains of single, Aluminum Alloy profiles with high strength, fracture toughness and stress corrosion resistance, can be widely used in automotive, rail transportation, shipping, aircraft transportation field.

【技术实现步骤摘要】
一种交通运输工具用铝合金型材及其挤压方法
本专利技术属于铝合金型材生产
，具体是涉及一种交通运输工具用铝合金型材及其挤压方法。
技术介绍
随着汽车、轨道交通、船舶、飞机等交通运输工具轻量化的发展，铝合金在交通运输工具上的应用日益扩大。交通运输工具用铝合金大多为大规格、中空、薄壁的铝合金型材，为了提高交通运输工具的承载能力、抗冲击性、服役安全性和服役寿命，对铝合金型材的综合性能也要求较高，如较高的强度、断裂韧性和抗腐蚀性能等。现有的6101、6005、6063等牌号的6xxx系铝合金，虽然具有较好的挤压加工性能和焊接性能，但用于交通运输工具作为受力结构件时，还普遍存在强度偏低的问题。提高6xxx系铝合金中Mg、Si主合金元素的含量或者添加其它的合金强化元素，虽然能够提高6xxx系铝合金的强度，当又会导致断裂韧性和抗应力腐蚀性能下降，原因是高合金化导致强度与韧性之间存在较大的制约关系，高密度的析出强化相在晶界聚集容易引发应力腐蚀等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种交通运输工具用铝合金型材及其挤压方法，通过设计特定的合金成分组成及其挤压工艺，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，同时提高铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能，使铝合金型材具有较高的综合性能。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述的交通运输工具用铝合金型材，其特点是由以下成分及质量百分比组成：Mg0.6～0.9%，Si0.3～0.5%，Se0.1～0.3%，Tc0.1～0.3%，In0.1～0.3%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4%≤Se+Tc+In≤0.6%，不可避免的其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。本专利技术所述的交通运输工具用铝合金型材的挤压方法，其特点是包括以下步骤：第一步：选用纯度≥99.8%的铝锭、纯度≥99.9%的镁锭、纯度≥99.95%的结晶硅和Al10Se合金、Al10Tc合金、Al10In合金作为原材料；第二步：将铝锭在760～770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.6～0.9%的镁锭、0.3～0.5%的结晶硅、1～3%的Al10Se合金、1～3%的Al10Tc合金和1～3%的Al10In合金，搅拌熔化成铝合金液；第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10～20分钟，扒渣后静置50～60分钟；第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为300～350转/分钟、氩气流量为1～1.5立方米/小时的除气机和孔隙度为40～50ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；第五步：将铝合金液在铸造温度710～720℃、铸造速度70～80毫米/分钟、冷却水压力0.6～0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；第六步：将铝合金铸锭加热至585～595℃均匀化处理10～12小时，然后水雾强制冷却至室温；第七步：将铝合金铸锭加热至510～530℃，在挤压速度7～8米/分钟、挤压比40～60条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；第八步：将铝合金型材加热至180～200℃时效8～10小时，随炉冷却后得到交通运输工具用铝合金型材。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术通过设计特定的合金成分组成，解决了铝合金型材的强度与断裂韧性和抗应力腐蚀性能之间的矛盾关系，使铝合金型材同时具有高的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能的优点；（2）本专利技术通过严格控制半连续铸造工艺，控制铝合金铸锭获得尺寸为150～350微米的晶粒组织，确保铸锭挤压后铝合金型材可以获得单一的纤维状晶粒组织；（3）本专利技术通过复合添加Se、Tc、In元素抑制再结晶和晶粒长大，严格控制铝合金铸锭的均匀化和挤压工艺，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，实现铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能同时大幅提高；（4）本专利技术所述铝合金型材的抗拉强度大于300MPa，屈服强度大于260MPa，断后伸长率大于15%，断裂韧性大于45KIC，抗应力腐蚀试验大于35天，具有高综合性能的优点。具体实施方式下面对本专利技术所述交通运输工具用铝合金型材的成分组成意义及含量范围限定理由进行说明。本专利技术所述的交通运输工具用铝合金型材，由以下成分及质量百分比组成：Mg0.6～0.9%，Si0.3～0.5%，Se0.1～0.3%，Tc0.1～0.3%，In0.1～0.3%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4%≤Se+Tc+In≤0.6%，不可避免的其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。Mg和Si是铝合金型材的主要合金元素，这些元素在铝合金型材中除了具有固溶强化作用外，Mg和Si还可析出Mg2Si强化相增强铝合金型材的强度。Mg和Si的含量越高，铝合金型材的强度也越高，但断裂韧性会逐渐下降，强化相在晶界聚集引发应力腐蚀敏感性增大。通过对合金成分的系统研究后发现，当Mg含量小于0.6%，Si含量小于0.3%时，铝合金型材的强度达不到所需的300MPa。当Mg含量大于0.9%，Si含量大于0.5%时，铝合金型材的强度会过高，而断裂韧性和抗应力腐蚀性能则显著恶化。当Mg含量为0.6～0.9%，Si含量为0.3～0.5%时，可以平衡铝合金型材的强度与断裂韧性和抗应力腐蚀性能之间的矛盾关系，满足高综合性能的要求。Se、Tc、In是铝合金型材的微合金化元素，在铝合金中起抑制再结晶和晶粒长大的作用。通过大量的实验研究后发现，单独添加Se、Tc、In中的一种或两种元素时，都无法使铝合金型材沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织，只有复合添加Se、Tc、In三种元素时，才能使铝合金沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织，并且其效果和稳定性显著好于添加Mn、Cr、Zr、Sc等元素。当Se、Tc、In的含量分别为0.1～0.3%，且满足0.4%≤Se+Tc+In≤0.6%时，可确保铝合金型材沿挤压方向获得单一的纤维状晶粒组织。当Se或Tc或In的含量小于0.1%，或者Se+Tc+In≤0.4%时，只能获得由纤维状晶粒和再结晶晶粒组成的混合晶粒组织。当Se或Tc或In的含量大于0.3%，或者Se+Tc+In≥0.6%时，则会导致铝化物的尺寸变得异常粗大，恶化铝合金型材的断裂韧性，达不到高综合性能的要求。Fe是铝锭、结晶硅、镁锭中不可避免的杂质元素。当Fe含量大于0.15%时，Fe和Si在铝合金型材中会形成粗大的针状AlFeSi系金属间化合物，该化合物常常成为断裂发生的裂纹源和裂纹扩展方向，严重恶化铝合金型材的强度和断裂韧性,因此，需要严格控制Fe的含量。本专利技术通过选用纯度≥99.8%的铝锭、纯度≥99.9%的镁锭、纯度≥99.95%的结晶硅作为原材料，控制Fe含量小于0.15%，再结合后续的铸锭均匀化处理，可以消除Fe杂质元素的对铝合金型材强度和断裂韧性的影响。下面对本专利技术所述交通运输工具用铝合金型材的挤压方法及主要工艺参数的选择意义和理由进行说明。本专利技术所述的交通运输工具用铝合金型材的挤压方法，包括以下步骤：第一步：选用纯度≥99.8%的铝锭、纯度≥99.9%的镁锭、纯度≥99.95%的结晶硅和Al10Se合金、Al10Tc合金、Al10In合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通运输工具用铝合金型材，其特征在于由以下成分及质量百分比组成：Mg 0.6～0.9%，Si 0.3～0.5%，Se 0.1～0.3%，Tc 0.1～0.3%，In 0.1～0.3%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4%≤Se+Tc+In≤0.6%，不可避免的其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。

【技术特征摘要】
1.一种交通运输工具用铝合金型材，其特征在于由以下成分及质量百分比组成：Mg0.6～0.9%，Si0.3～0.5%，Se0.1～0.3%，Tc0.1～0.3%，In0.1～0.3%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4%≤Se+Tc+In≤0.6%，不可避免的其它杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。2.一种如权利要求1所述交通运输工具用铝合金型材的挤压方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：选用纯度≥99.8%的铝锭、纯度≥99.9%的镁锭、纯度≥99.95%的结晶硅和Al10Se合金、Al10Tc合金、Al10In合金作为原材料；第二步：将铝锭在760～770℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为0.6～0.9%的镁锭、0.3～0.5%的结晶硅、1～3%的Al10Se合金、1～3%的Al10Tc合金和1～3%的Al10...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗铭强，王顺成，
申请(专利权)人：广东兴发铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44