一种高强铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强铝合金材料，其以百分比计的成分如下：Mg 1.61‑1.86％、Zn 6.74‑6.95％、Ti 0.01‑0.05％、Zr 0.1‑0.13％、Cu＜0.02％、Fe＜0.1％、Si＜0.07％、Mn＜0.05％、Cr＜0.05％，余量为Al和不可避免的杂质；上述各成分之和为100％。本发明专利技术还公开了上述铝合金材料的制备方法。通过合理调整铝合金材料中各成分的含量，使得该铝合金适用于在线淬火方式制备，得到高强的铝合金材料，该铝合金材料能应用在复杂截面的铝合金产品。

A High Strength Aluminum Alloy Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高强铝合金材料及其制备方法
本专利技术涉及铝合金
，尤其涉及一种高强铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
铝因为地壳储量大、可反复回收利用等优势，特别是“铝代钢”、“铝代木”等应用的推广，近年来在建筑门窗、轨道交通、军工电力等领域，得到了越来越广泛的使用。出于绿色环保、节能降耗等目的，在保证产品初始强度设计要求的前提下，使用小截面高强度的部件来代替大截面低强度的部件，从而达到降低自重、节省成本的目的，已经越来越成为一种趋势。这也对铝合金自身的材料研究，提出来越来越高的要求。目前为获得满意强度的铝合金产品，一般通过在线淬火或者离线淬火，并辅以后续的时效热处理来实现。根据《GB/T6892-2015一般工业用铝及铝合金挤压型材》可知，能实现在线淬火的常用铝合金，如6063、6061、6082等6000系铝合金，抗拉强度一般在160-310Mpa左右；如7003、7005、7021等7000系铝合金，抗拉强度一般在310-410Mpa左右。而需要离线淬火的常用铝合金，如7A04、7075、7049A等7000系铝合金，抗拉强度一般在500-610Mpa左右。通过比较可知，因为铝合金自身合金成分的不同，一般需要离线淬火的铝合金的强度会高于在线淬火的铝合金。但是，在大规模工业化生产中，离线淬火有其自身的局限性：首先，离线淬火相较于在线淬火，一般会额外增加离线固溶淬火、离线拉伸两个工序，从而导致人力、电费等生产成本的增加及生产节奏的拉长；其次，为实现离线淬火需要额外增加离线淬火炉，增加了固定资产的投入；最后，在离线淬火过程中，因为产品的急冷，会导致产品剧烈的变形，因此离线淬火只适用于截面简单的产品，如果截面过于复杂，则很难保证尺寸公差。基于以上离线淬火的局限性，有必要研究出一种铝合金材料，该铝合金材料其可以通过在线淬火来获得达到离线淬火的高强度的工艺，并应用在复杂截面的铝合金产品上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种高强铝合金材料及其制备方法，以在线淬火方式制得高强铝合金材料，该铝合金材料能应用在复杂截面的铝合金产品。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高强铝合金材料，其以百分比计的成分如下：Mg1.61-1.86％、Zn6.74-6.95％、Ti0.01-0.05％、Zr0.1-0.13％、Cu＜0.02％、Fe＜0.1％、Si＜0.07％、Mn＜0.05％、Cr＜0.05％，余量为Al和杂质。上述高强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)、熔铸：将高纯铝锭、Al-Zr中间合金、Zn锭、Mg锭及Al-5Ti-B丝按照铝合金材料的成分比例进行熔炼，精炼，铸造形成铸棒；(2)、均匀化处理：将铸棒在470-480℃下均匀化处理10-12小时；(3)、挤压：出口温度控制在480-500℃，在线淬火冷却速度≥11℃/s；(4)、停放；(5)、人工时效处理。进一步的，在步骤(1)中，在720℃～740℃的温度下将原料进行熔炼，精炼次数≥2次，每次精炼时间≥20分钟。进一步的，在步骤(1)中，在浇口温度为715℃～725℃时，以80～90mm/min的铸造速度铸造形成铸棒。进一步的，在步骤(1)中，切除铸棒头尾组织不合格的部分，其中头部切150-200mm，尾部切100-150mm。进一步的，在步骤(3)中，模具温度控制在445-465℃，铸棒温度控制在450-470℃，挤压筒温度控制在410-430℃，出口温度控制在480-500℃。进一步的，在步骤(3)中，挤压速度控制在10-15m/min。进一步的，在步骤(4)中，停放时间≤2小时，或者≥48小时。进一步的，在步骤(5)中，在120℃温度下人工时效24小时。本专利技术的有益效果为：通过合理调整铝合金材料中各成分的含量，使得该铝合金适用于在线淬火方式制备，得到高强的铝合金材料，该铝合金材料能应用在复杂截面的铝合金产品。本专利技术的制备方法中，铸棒依次经过均匀化处理、挤压、停放和人工时效处理，在挤压过程中进行在线淬火，能制成截面复杂的铝合金制品，该铝合金具有高强度，铝合金强度≥545Mpa。该在线淬火处理的铝合金强度能与离线淬火处理的铝合金强度相匹配，这就使得在大规模工业化生产中，高强度铝合金能以在线淬火方式得到，缩短工艺流程、节省生产成本，降低设备投入，能应用在复杂截面的铝合金产品。附图说明图1是本专利技术对比例组3的铝合金产品金相照片；图2是本专利技术对比例5和实施例1的铝合金铸态晶粒照片。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式进一步说明本专利技术的技术方案。本专利技术一种高强铝合金材料，其以百分比计的成分如下：Mg1.61-1.86％、Zn6.74-6.95％、Ti0.01-0.05％、Zr0.1-0.13％、Cu＜0.02％、Fe＜0.1％、Si＜0.07％、Mn＜0.05％、Cr＜0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。本专利技术合理调整铝合金材料中主要合金元素Mg、Zn，其中Mg元素1.61-2.36％，Zn元素6.74-6.95％。Mg和Zn元素会形成强化相MgZn2，是该铝合金强度的主要来源。Ti元素作为变质剂，可显著细化晶粒，细化晶粒对提升强度有一定效果，需适当添加，控制在0.01-0.05％。Zr元素能够提高再结晶温度，同样达到细化晶粒的效果，控制在0.1-0.13％。Fe、Si作为主要杂质元素，需分别控制在0.1％、0.07％以下。Mn、Cu、Cr会提高合金的淬火敏感性，为实现在线淬火要严格控制，Cu控制在0.02％以下，Mn控制在0.05％以下，Cr控制在0.05％以下。其他杂质元素按GB/T3190-2008控制，各组份的质量百分比之和为100％。通过合理调整铝合金材料中各成分的含量，使得该铝合金适用于在线淬火方式制备，得到高强的铝合金材料，该铝合金材料能应用在复杂截面的铝合金产品。上述高强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)、熔铸：将高纯铝锭、Al-Zr中间合金、Zn锭、Mg锭及Al-5Ti-B丝按照铝合金材料的成分比例进行熔炼，精炼，铸造形成铸棒；(2)、均匀化处理：将铸棒在470-480℃下均匀化处理10-12小时；(3)、挤压：出口温度控制在480-500℃，在线淬火冷却速度≥11℃/s；(4)、停放；(5)、人工时效处理。上述制备方法中，铸棒依次经过均匀化处理、挤压、停放和人工时效处理，在挤压过程中进行在线淬火，能制成截面复杂的铝合金制品，该铝合金具有高强度，铝合金强度≥545Mpa。该在线淬火处理的铝合金强度能与离线淬火处理的铝合金强度相匹配，这就使得在大规模工业化生产中，高强度铝合金能以在线淬火方式得到，缩短工艺流程、节省生产成本，降低设备投入，能应用在复杂截面的铝合金产品。在上述方法中，均匀化处理可以改善铸棒的偏析程度，对于提升最终产品强度有一定的作用。均匀化处理温度设定为470-480℃，均匀化温度过低或者时间太短，则效果较差；但是如果温度太高，则有可能导致低熔点共晶相过烧，造成绝对废品，强度显著降低；均匀化处理时间设定为10-12小时，此外随着均匀化处理的进行，时间越长效果越差，因此过度延迟均匀化时间不可取，且会增加成本。出口温度和在线淬火冷却速度显著影响产品过饱和固溶度，并影响产品最终性能。本专利技术将出口温度严格控制在4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强铝合金材料，其特征在于，其以百分比计的成分如下：Mg 1.61‑1.86％、Zn 6.74‑6.95％、Ti 0.01‑0.05％、Zr 0.1‑0.13％、Cu＜0.02％、Fe＜0.1％、Si＜0.07％、Mn＜0.05％、Cr＜0.05％，余量为Al和杂质；上述各成分之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种高强铝合金材料，其特征在于，其以百分比计的成分如下：Mg1.61-1.86％、Zn6.74-6.95％、Ti0.01-0.05％、Zr0.1-0.13％、Cu＜0.02％、Fe＜0.1％、Si＜0.07％、Mn＜0.05％、Cr＜0.05％，余量为Al和杂质；上述各成分之和为100％。2.权利要求1所述的高强铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、熔铸：将高纯铝锭、Al-Zr中间合金、Zn锭、Mg锭及Al-5Ti-B丝按照所述铝合金材料的成分比例进行熔炼，精炼，铸造形成铸棒；(2)、均匀化处理：将铸棒在470-480℃下均匀化处理10-12小时；(3)、挤压：出口温度控制在480-500℃，在线淬火冷却速度≥11℃/s；(4)、停放；(5)、人工时效处理。3.根据权利要求2所述的高强铝合金材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，在720℃～740℃的温度下将原料进行熔炼，精炼次数≥2次，每次精炼时间≥20分钟。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：王岗，张星临，唐小丽，
申请(专利权)人：广亚铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44