一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其成分按质量百分比为：Si 0.5‑0.8％，Fe≤0.3％，Cu≤0.3％，Mn 0.05‑0.3％，Mg 0.6‑0.9％，Zr≤0.15％，Ti≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg范围控制在0.7～0.9。本发明专利技术还包括所述铝合金的制备方法。本发明专利技术通过合金设计，可以在6000系合金中生成一种长期热稳定相，有效的抑制Mg

【技术实现步骤摘要】
一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法
本专利技术涉及铝合金生产工艺
，尤其涉及一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法。
技术介绍
6000系铝合金由于具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于高铁、汽车领域。随着新能源汽车的发展，汽车轻量化的要求逐步提高。铝合金作为关键的轻量化材料，替代传统钢制零部件可以实现约30％以上的减重，被各大车企用于替换原有的钢制件。随着铝合金在汽车上的大量应用，对铝合金的性能的要求也越来越严。在6000系铝合金型材方面，一些车企对供应商提出了材料认证的要求，不仅对型材的型面尺寸要求严格，还提出了不同等级的拉伸性能、长短期热稳定性、折弯性能、抗腐蚀性能和压溃性能等多面的性能要求。针对拉伸、折弯、压溃、抗腐蚀等性能要求还可以通过微调合金成分、改变加工工艺达到认证指标；但合金的长期热稳定性成为难倒众多供应商的难题，以6082铝合金为例，其屈服强度可达到300MPa以上，而通过150℃保温1000h，将下降到不足230MPa，降低了23％。由于汽车长期经历暴晒、雨淋、极寒等恶劣天气，车用铝合金型材的长期热稳定性需要进一步提高。现国外主要汽车厂商均对各自车用铝合金产品的长期热稳定性制定了相应的标准，但我国铝合金行业对汽车产品的长期热稳定性研究还较少。在6000系铝合金中，Mg2Si是主要的强化相，在长时间保温下，Mg2Si的粗化是导致强度降低的根本原因。因此，通过合金成分调整，设计其他相组成抑制Mg2Si相在150℃长期保温下的粗化，是提高合金长期热稳定的主要原理。如何合理设计铝合金成分，解决铝合金的长期热稳定性，仍是本领域现阶段的一个难题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金。本专利技术所采用的技术方案如下：一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其成分按质量百分比为：Si0.5-0.8％，Fe≤0.3％，Cu≤0.3％，Mn0.05-0.3％，Mg0.6-0.9％，Zr≤0.15％，Ti≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg范围控制在0.7～0.9。优选地，所述铝合金的成分按质量百分比为：Si0.5％，Fe0.1％，Cu0.1％，Mn0.2％，Mg0.7％，Zr0.07％，Ti0.067％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，其余为Al，Si/Mg为0.714。本专利技术还包括所述铝合金的制备方法，具体包括以下步骤：S1.熔炼：熔化所述铝合金的原料，使用电磁搅拌，确保合金在熔体中扩散均匀；S2.铸造：将上述溶液铸造成合金棒；铸造的模盘温度控制在680-700℃之间，冷却水压控制在0.02MPa-0.03MPa；S3.均匀化退火：均匀化加热所述合金铸造体，并形成合金铸棒，然后出炉空冷；S4.挤压：对经过均匀化处理的铝合金铸棒进行高温高速挤压得到铝合金挤压体；S5.在线淬火：对所述铝合金挤压体进行冷却处理；S6.时效处理：将淬火后的铝合金型材进行时效处理。所述铝合金的熔炼温度小于780℃，熔炼时间小于5h。进一步地，所述铝合金的铸造温度小于730℃。进一步地，所述铝合金的均匀化退火温度为550～570℃，时间为8～20h。均匀化退火的主要目的是为了减少铝合金铸锭在铸造过程中引起的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保温，然后进行缓慢冷却，以达到化学成分和组织均匀化的目的。进一步地，所述合金的挤压出口温度为520～565℃，挤压速度为4～20m/min，挤压比为10～50。挤压就是将加热到一定温度的铸棒，放在挤压筒内，通过施加外力，使之从分流模具中流出，从而获得所需合金型材的一种塑性加工方法。本专利技术所述挤压温度的设计，目的是使得材料在挤出后保留足够的纤维晶组织和亚晶粒组织。进一步地，所述冷却方法为强风冷却、水雾冷却、喷水冷却或穿水冷却。进一步地，所述时效工艺为175℃/10h峰值时效。与现有技术比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过合金设计，可以在6000系合金中生产一种长期热稳定相，有效的抑制Mg2Si相的粗化，使本合金在150℃保温1000h时，屈服强度下降不超过10MPa。2、本专利技术所述的6000系铝合金材料不仅具有非常好的长期热稳定性，同时具有较好的室温力学性能、良好的弯曲成型性能、压溃性能等，可以实现汽车零部件型材的工业化批量生产。具体实施方式本专利技术中选用的所有材料、试剂和仪器都为本领域熟知的，但不限制本专利技术的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本专利技术以下实施方式的实施。实施例1一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其成分按质量百分比为：Si0.5％，Fe0.1％，Cu0.1％，Mn0.2％，Mg0.7％，Zr0.07％，Ti0.067％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，其余为Al，Si/Mg为0.714。所述合金的制备方法，具体包括以下步骤：S1.熔炼：熔化所述铝合金的原料，使用电磁搅拌，确保合金在熔体中扩散均匀。本实施例中铝合金的熔炼温度小于780℃，熔炼时间小于5h。S2.铸造：将上述溶液铸造成合金棒；铸造的模盘温度控制在680-700℃之间，冷却水压控制在0.02MPa-0.03MPa。本实施例中所述铝合金的铸造温度小于730℃。S3.均匀化退火：均匀化加热所述合金铸造体，并形成合金铸棒，然后出炉空冷。本实施例中所述铝合金的均匀化退火温度为550～570℃，时间为8～20h。S4.挤压：对经过均匀化处理的铝合金铸棒进行高温高速挤压得到铝合金挤压体。本实施例中所述合金的挤压出口温度为520～565℃，挤压速度为4～20m/min，挤压比为10～50。S5.在线淬火：对所述铝合金挤压体进行冷却处理。本实施例中所述冷却方法为强风冷却、水雾冷却、喷水冷却或穿水冷却S6.时效处理：将淬火后的铝合金型材进行时效处理。本实施例中所述时效工艺为175℃/10h峰值时效。实施例2一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其成分按质量百分比为：Si0.8％，Fe0.3％，Cu0.3％，Mn0.3％，Mg0.9％，Zr0.15％，Ti0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg为0.89。其制备方法与实施例1相同。实施例3一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其成分按质量百分比为：Si0.5％，Fe0.2％，Cu0.05％，Mn0.05％，Mg0.6％，Zr0.05％，Ti0.09％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg为0.833。其制备方法与实施例1相同。实施例4将实施例1、2、3制备的铝合金型材分别在150℃下保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比为：Si0.5-0.8％，Fe≤0.3％，Cu≤0.3％，Mn 0.05-0.3％，Mg 0.6-0.9％，Zr≤0.15％，Ti≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg范围控制在0.7～0.9。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比为：Si0.5-0.8％，Fe≤0.3％，Cu≤0.3％，Mn0.05-0.3％，Mg0.6-0.9％，Zr≤0.15％，Ti≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，Si/Mg范围控制在0.7～0.9。


2.根据权利要求1所述的具有高长期热稳定性的6000系铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比为：Si0.5％，Fe0.1％，Cu0.1％，Mn0.2％，Mg0.7％，Zr0.07％，Ti0.067％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，其余为Al。


3.权利要求1所述具有高长期热稳定性的6000系铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.熔炼：熔化所述铝合金的原料，使用电磁搅拌，确保合金在熔体中扩散均匀；
S2.铸造：将上述溶液铸造成合金棒；铸造的模盘温度控制在680-700℃之间，冷却水压控制在0.02MPa-0.03MPa；
S3.均匀化退火：均匀化加热所述合金铸造体，并形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：范世通，郭辉，黄来福，蓝艳全，
申请(专利权)人：台山市金桥铝型材厂有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44