Al-Mg-Si-Cu-Mn合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al‑Mg‑Si‑Cu‑Mn合金,该合金其化学成分质量百分数为：Si 0.50～0.75％，Mg 0.85～1.00％，Mn 0.08～0.18％，Cu 0.48～0.63％，Ti 0.003～0.012％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al；其中，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.60。本发明专利技术所述的合金具有高抗拉强度、高屈服强度、具有优良的阳极氧化性能且表面美观的效果，解决了用于便携式电子设备的6061铝合金的强度中等导致的易磨损、受压易变形的问题。

【技术实现步骤摘要】
Al-Mg-Si-Cu-Mn合金及其制备方法
本专利技术属于铝合金材料及其制造领域，特别涉及一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金具有比重轻、比强度高、散热性能好、易加工、阳极氧化装饰效果优良，且可回收再利用等诸多特点被广泛应用于各类商品的制造。近年来，电子消费品市场呈现爆发式增长，市场上涌现出各种各样结构及装饰的电子产品，其中的铝合金结构及装饰更是高端产品的象征。6061铝合金具有优良的阳极氧化效果和中等强度力学性能，是制造便携式电子设备外壳和框体结构的优秀材料。随着科技的不断进步和更新，对便携式电子设备，如笔记本电脑、平板电脑、智能手机、移动电源等的要求也向着结构更牢固、质量更轻、外观更薄、更亮、更耐磨方向发展。众所周知，6061合金虽然阳极氧化效果优良，但由于其力学强度/硬度中等，耐磨性一般，在日常使用中易磨损，受压易变形，使用一段时间后产品外观会急剧变旧，氧化表面光泽度低，且极易产生线条状斑纹。事实上无法满足结构更牢固、更亮、更耐磨的需求。而6013合金的强度和光泽度均优于6061合金，但其在制备过程中易产生纤维晶粒与再结晶组织共存，导致合金在经阳经氧化后材料中出现料纹等缺陷。为解决上述问题，中国专利CN201710678782.8公开了一种具有优异氧化效果的高强度铝合金的制备方法，其中该合金包含以下按质量百分比计的组分：Si为0.6～0.9％，Mg为0.8～1.1％，Fe≤0.20％，Cu为0.5～1.0％，Mn为0.2～0.5％，Ti为0.015～0.03％，B为0.0006～0.0012％，其他杂质总量＜0.15％，余量为Al；其中，Mg和Si的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.45。通过合金成分合理配比，设计出达到技术指标的合金成分，并通过合适的制造方法，得到完全再结晶组织，材料截面晶粒平均粒径160～200μm，晶粒长宽比0.8～1.2。确保材料T6态可达400MPa抗拉强度，屈强比大于0.93。适用于制造电子结构件等要求高强度及优异阳极效果的产品。但是，采用上述方法制备得到的铝合金，其虽然兼顾了铝合金的强度、延伸率和氧化表面光泽度均在较好的范围，但其仍然存在料纹以及在抛光、氧化过程中产生砂孔，麻点等缺陷，无法满足高亮电子结构件的生产要求。以便于将其在制备电子产品结构件或轻量化汽车部件中的应用，表面更为美观。
技术实现思路
基于此，针对上述问题，本专利技术提供了一种同时具备高抗拉强度、高屈服强度、具有优秀的阳极氧化性能且避免了沙孔、麻点等瑕疵的表面美观的Al-Mg-Si-Cu-Mn合金。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金，其特征在于，其化学成分质量百分数为：Si0.50～0.75％，Mg0.85～1.00％，Mn0.08～0.18％，Cu0.48～0.63％，Ti0.003～0.012％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al；其中，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.60。本专利技术还提供了上述Al-Mg-Si-Cu-Mn合金的制备方法，具体技术方案如下：一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按如上所述的质量百分含量准备原料；(2)将所述原料进行熔炼、合金化，铝合金液I；(3)将所述铝合金液I进行精炼、扒渣、静置，得铝合金液II；(4)向所述铝合金液II加入晶粒细化剂，得到铝合金液III；(5)对所述铝合金液III进行半连续水冷铸造得铝合金铸锭A；(6)均匀化处理、冷却得铝合金铸锭B；挤压、淬火得挤压铝合金；(7)人工时效处理，得合金铸锭。基于上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的专利技术人发现，铝合金中所添加元素的种类及组分配比对于合金形成再结晶的晶粒结构及第二相颗粒大小至关重要，而不同的晶粒结构及第二相颗粒大小是解决如何实现兼顾力学强度和合金阳极氧化效果的关键所在。本专利技术一方面控制Mn含量为0.08～0.18％，配合控制细化晶粒添加剂Ti元素的含量为0.003～0.012％，另一方面针对Fe这一合金中不可避免的有害杂质，通过各组分添加配比的配合，实现形成AlFeSi(Mn)相且颗粒大小满足条件，从而在兼顾了力学性能和阳极氧化性能的同时，避免了料纹、砂孔，麻点等缺陷，使得铝材表面更加美观。本专利技术所述合金的制备方法简单、易操作，适合工业化生产，且可以保证最终产品的尺寸精度和力学性能。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2为实施例1所述合金的金相组织观察结果；图3为实施例2所述合金的金相组织观察结果；图4为实施例3所述合金的金相组织观察结果；图5为实施例4所述合金的金相组织观察结果；图6为对比例1所述合金的金相组织观察结果；图7为对比例2所述合金的金相组织观察结果；图8为对比例3所述合金的金相组织观察结果；图9为对比例4所述合金的金相组织观察结果；图10为对比例5所述合金的金相组织观察结果；图11为对比例6所述合金的金相组织观察结果；图12为对比例7所述合金的金相组织观察结果；图13为实施例1所述合金的样品氧化观察结果；图14为实施例2所述合金的样品氧化观察结果；图15为实施例3所述合金的样品氧化观察结果；图16为实施例4所述合金的样品氧化观察结果；图17为对比例1所述合金的样品氧化观察结果；图18为对比例2所述合金的样品氧化观察结果；图19为对比例3所述合金的样品氧化观察结果；图20为对比例4所述合金的样品氧化观察结果；图21为对比例5所述合金的样品氧化观察结果；图22为对比例6所述合金的样品氧化观察结果；图23为对比例7所述合金的样品氧化观察结果。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照实施例对本专利技术进行更全面的描述，以下给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。实施例中所用到的各种常用试剂，均为市售产品。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术提供了一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金，其化学成分质量百分数为：Si0.50～0.75％，Mg0.85～1.00％，Mn0.08～0.18％，Cu0.48～0.63％，Ti0.003～0.012％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al；其中，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.60。优选地，其化学成分质量百分数为：Si0.50～0.75％，Mg0.85～1.00％，Mn0.12～0.15％，Cu0.55～0.60％，Ti0.005～0.010％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al。本专利技术中的合金成分设计，Si和Mg元素是形成强化相的主要合金元素，通过形成的Mg2Si控制材料强度。同时，过剩Si可作为形核核心提高弥散相析出度，从而提高产品强度。按质量分数计，本合金中Mg+Si总量控制1.35％～1.8％间，Mg：Si＝1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al‑Mg‑Si‑Cu‑Mn合金，其特征在于，其化学成分质量百分数为：Si 0.50～0.75％，Mg 0.85～1.00％，Mn 0.08～0.18％，Cu 0.48～0.63％，Ti 0.003～0.012％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al；其中，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.60。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金，其特征在于，其化学成分质量百分数为：Si0.50～0.75％，Mg0.85～1.00％，Mn0.08～0.18％，Cu0.48～0.63％，Ti0.003～0.012％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al；其中，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.15～1.60。2.根据权利要求1所述的Al-Mg-Si-Cu-Mn合金，其特征在于，Mg元素和Si元素的质量比为：Mg/Si＝1.35～1.50。3.根据权利要求2所述的Al-Mg-Si-Cu合金，其特征在于，其化学成分质量百分数为：Si0.6％，Mg0.9％，Mn0.15％，Cu0.6％，Ti0.008％，Fe≤0.1％，杂质总百分含量≤0.15％，余量为Al。4.根据权利要求1～3任一项所述的Al-Mg-Si-Cu合金，其特征在于，所述Al-Mg-Si-Cu合金中AlFeSi系化合物颗粒大小为2-8μm，Mg2Si颗粒大小为0.01-1μm。5.根据权利要求1～3任一项所述的Al-Mg-Si-Cu-Mn合金，其特征在于，所述Ti的原料为Al-5Ti-0.2C合金杆。6.一种Al-Mg-Si-Cu-Mn合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按如权利要求1-5任一项所述的质量百分含量准备原料；(2)将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，金炯，朱顺辉，丁小理，刘志成，任强，
申请(专利权)人：广东和胜工业铝材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44