低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供低成本高性能Al‑Mg‑Mn铝合金及其制备方法，主要涉及合金技术领域。低成本高性能Al‑Mg‑Mn铝合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Mg 3.5～5.5wt.%，Mn 1.0～2.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质；其制备方法如下：S1：按照上述配方准备原料并加热熔化；S2：将S1步骤中熔熔状态金属液浇铸成锭；S3：将S2步骤得到的铸锭进行均匀化处理；S4：将S3步骤均匀化处理完成的铸锭在420～450℃下进行挤压、轧制、锻造热塑性变形工艺，制备出相应的变形合金型材。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术提供了一种造价低廉、力学性能优异的铝合金，能够更好地适应汽车领域的金属型材需求。

Low cost and high performance Al Mg Mn aluminum alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法
本专利技术主要涉及合金
，具体是低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法。
技术介绍
随着汽车工业的发展，金属材料行业也在不断的更新换代，轻质结构材料已成为材料科学研究的重点和热点。在现有的结构材料中，铝及铝合金以其较低的密度、较高的比强度和比刚度、易机加工成形、易回收再利用以及资源蕴藏量大等优点，逐渐成为新材料研发的热点。目前，广泛使用的商用铝合金主要有含Mg的6系铝合金、含Zn和Mg的7系铝合金以及含有Y、Gd等稀土元素的稀土铝合金。其中，6系铝合金的室温性能较为优异，但是其高温稳定性较差，在进行挤压、锻造时容易发生性变；7系铝合金的高温性能优异，但合金在熔炼过程中合金元素Zr烧损严重，导致成本较高，不利于合金的进一步发展和应用；稀土铝合金的室温延展性较为优异，但合金中稀土元素含量较高且价格昂贵，导致合金成本高，多用于军工领域，不利于合金的发展及应用。针对汽车领域，需要较强抗拉强度与高延伸率的低价优质铝合金型材，以上现有的铝合金类型并不能完全满足要求。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法，它提供了一种造价低廉、力学性能优异的铝合金，能够更好地适应汽车领域的金属型材需求。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Mg3.5～5.5wt.%，Mn1.0～2.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质；其制备方法如下：S1：按照上述配方准备原料并加热熔化；S2：将S1步骤中熔熔状态金属液浇铸成锭；S3：将S2步骤得到的铸锭进行均匀化处理；S4：将S3步骤均匀化处理完成的铸锭在400～450℃下预热2小时，在420～450℃下进行挤压、轧制、锻造热塑性变形工艺，制备出相应的变形合金型材。优选的，低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金，由以下质量百分比的组分组成：Mg3.5wt.%，Mn1.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质，其中不可避免的杂质含量≤0.1wt.%。优选的，所述S1步骤中熔化顺序为首先将Al在720℃～770℃之间进行熔炼，待全部熔化，温度上升到770℃稳定之后加入预热至150℃的Mg和Al-Mn中间合金，待全部熔化后，加入精炼剂充分搅拌5～10分钟，将熔体在770℃静置10～20分钟，并打掉表面的浮渣。优选的，所述S2步骤中浇铸顺序为将金属液的熔炼温度降低至720℃并保温20分钟；再在720℃的条件下浇注至预热到250～350℃的铁质磨具中，制备出铝合金铸锭，然后将所得合金铸锭进行机加工，制备出铸造合金型材。优选的，所述S3步骤中均匀化处理顺序为将铝合金铸锭在450～550℃的温度下均匀化处理16～20小时，然后水淬处理，得到铝合金铸锭试样。优选的，所述S4步骤中挤压比为5:1～30:1，挤压速度为1.5～3.5m/min。对比现有技术，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出的Al-Mg-Mn铝合金是一种不含稀土元素的高性能变形铸造铝合金，所采用的原料都是相对廉价的工业纯铝和铝锰中间合金，采用简单的熔炼工艺制备出强度、韧性较好的新型铸造铝合金，其综合机械性能优于传统的商用铸造铝合金ZL201和ZL203。2、本专利技术得到的铸造铝合金铸锭采用较为简单的挤压、轧制、锻造等热塑性变形工艺，得到了强度、热韧性和耐腐蚀性能都较好的新型变形铝合金，其综合机械性能优于传统的商用变形铝合金5052。3、在Al-Mg-Mn铸造合金的三元体系中，Mg在Al中的固溶度达到了12.7wt.%，Mn在Al中的固溶度仅仅只有2.2wt.%。本专利技术所涉及的合金体系中，不仅有Al-Mg相(Al3Mg2)和Al-Mn相(Al12Mn、Al6Mn、Al4Mn、Al11Mn4和Al8Mn5)，还存在着Al18Mg3Mn2三元化合物，但该三元化合物为高温相，随着温度的逐步降低，将转变为稳定的Al-Mg相和Al-Mn相，因此，在所涉及的合金体系中，存在着α-Al、Al3Mg2和Al-Mn相。Mg在Al合金中不仅可以起到固溶强化的作用，还可以和基体α-Al形成Al3Mg2、同元素Mn形成Al12Mn、Al6Mn、Al4Mn、Al11Mn4和Al8Mn5等Al-Mn相改善合金的强度，起到显著的析出强化作用。此外，Al3Mg2、Al8Mn5等析出相能明显抑制合金晶粒的长大，起到显著的细晶强化作用。4、本专利技术采用铸造工艺，制备出强度和韧性都较好的新型铸造铝合金，其工艺方法操作简单，工艺参数易控制，适宜于工业化大生产。具体实施方式结合具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。需要说明的是，以下各实施例中所述工业纯铝和工业纯镁纯度都在99.9%以上；锰是以10%的铝锰中间合金的形式添加；精炼剂采用六氯乙烷或氩气。本专利技术所述低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Mg3.5～5.5wt.%，Mn1.0～2.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质；作为有限的，以下质量百分比的自焚：Mg3.5wt.%，Mn1.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质，其中不可避免的杂质含量≤0.1wt.%。具有更优的看那个拉强度与屈服强度。其制备方法如下：S1：按照上述配方准备原料并加热熔化，其具体操作方式为：将Al在720℃～770℃之间进行熔炼，待全部熔化，温度上升到770℃稳定之后加入预热至150℃的Mg和Al-Mn中间合金，待全部熔化后，加入精炼剂充分搅拌5～10分钟，将熔体在770℃静置10～20分钟，并打掉表面的浮渣。S2：将S1步骤中熔熔状态金属液浇铸成锭，其具体操作方式为：将金属液的熔炼温度降低至720℃并保温20分钟；再在720℃的条件下浇注至预热到250～350℃的铁质磨具中，制备出铝合金铸锭，然后将所得合金铸锭进行机加工，制备出铸造合金型材。S3：将S2步骤得到的铸锭进行均匀化处理，其具体操作方式为：将铝合金铸锭在450～550℃的温度下均匀化处理16～20小时，然后水淬处理，得到铝合金铸锭试样。S4：将S3步骤均匀化处理完成的铸锭在400～450℃下预热2小时，在420～450℃下进行挤压、轧制、锻造热塑性变形工艺，制备出相应的变形合金型材。所述S4步骤中挤压比为5:1～30:1，挤压速度为1.5～3.5m/min。实施例1：一种低成本高性能Al-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：按照重量百分比称取：工业纯镁(Mg)3.5%（35kg）；锰(Mn)1.0%(以铝锰中间合金加入，其中铝锰质量比为9:1)，合金1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Mg 3.5～5.5wt.%，Mn 1.0～2.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质；/n其制备方法如下：/nS1：按照上述配方准备原料并加热熔化；/nS2：将S1步骤中熔熔状态金属液浇铸成锭；/nS3：将S2步骤得到的铸锭进行均匀化处理；/nS4：将S3步骤均匀化处理完成的铸锭在400～450℃下预热2小时，在420～450℃下进行挤压、轧制、锻造热塑性变形工艺，制备出相应的变形合金型材。/n

【技术特征摘要】
1.低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金及其制备方法，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Mg3.5～5.5wt.%，Mn1.0～2.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质；
其制备方法如下：
S1：按照上述配方准备原料并加热熔化；
S2：将S1步骤中熔熔状态金属液浇铸成锭；
S3：将S2步骤得到的铸锭进行均匀化处理；
S4：将S3步骤均匀化处理完成的铸锭在400～450℃下预热2小时，在420～450℃下进行挤压、轧制、锻造热塑性变形工艺，制备出相应的变形合金型材。


2.根据权利要求1所述的低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Mg3.5wt.%，Mn1.0wt.%，其余为Al和不可避免的杂质，其中不可避免的杂质含量≤0.1wt.%。


3.根据权利要求1所述的低成本高性能Al-Mg-Mn铝合金的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中熔化顺序为首先将Al在720℃～770℃之间进行熔炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋来智，马旭，程仁寨，郑卓阳，张小刚，王兆彬，任阁，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37