本发明专利技术涉及合金材料制备技术领域，公开了一种高强度铝合金，以质量百分比计，包括Si0.95
【技术实现步骤摘要】
一种高强度铝合金及其生产工艺和应用
[0001]本专利技术涉及合金材料
，更具体的说是涉及一种高强度铝合金及其生产工艺和应用。
技术介绍
[0002]随着能源问题的突出，汽车逐渐向着轻量化的方向发展，采用铝合金制品代替钢制品是汽车轻量化的一种重要手段，与钢制品相比，铝制品具有强度高、重量轻、散热好等优点，铝制品主要的生产工艺有锻造、铸造等，与铸造工艺相比较，锻造工艺在可以生产出复杂形状的产品的同时，强度更高。尤其是汽车底盘中的控制臂、转向节以前多采用钢制品，同时每种车型都会用到控制臂和转向节，所以推广锻造工艺的控制臂、转向节等铝制品有广阔的前景。
[0003]目前，采用锻造工艺生产的控制臂、转向节一般使用GB/T 3190中的6082铝合金作为原材料，6082铝合金属于锻造用铝合金，具有强度高、可锻性好、耐腐蚀性好等优点，但是由于6082铝合金属于通用型的铝合金，所以用于生产控制臂和转向节锻件时也存在以下问题：
[0004](1)Si和Mg是6082的主要合金元素，这两种元素在合金内以Mg：Si＝1.73:1的比例形成Mg2Si化合物，对合金起到强化作用，6082合金元素的范围较大，Si和Mg按上下限混合时Mg2Si在0.95％
‑
1.9％(质量分数，下同)的范围波动，最终会导致产品的性能产生较大的波动；
[0005](2)6082中Cu的含量≤0.1％，形成铜的化合物较少，合金的强度偏低；
[0006](3)Mn能够抑制合金固溶过程中的再结晶，防止粗晶环超标，但是6082合金Mn含量上限偏高，如果控制不得当，容易造成偏析，导致产品各个部位性能不均匀；
[0007](4)Cr同样能够抑制合金固溶过程中发生再结晶，防止粗晶环超标，并且和Mn同时添加时效果更好，6082中未规定Cr的下限，当合金中不含有Cr时，无法发挥Mn和Cr的联合作用，产品在固溶过程中容易产生再结晶，以致粗晶环超标。
[0008]因此，如何提供一种各项机械性能优异的高强度铝合金是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0009]有鉴于此，本专利技术提供了一种屈服强度、抗拉强度及延伸率等各种机械性能均优异的铝合金、该铝合金的制备方法，以及该铝合金在汽车底盘控制臂和转向节锻件中的应用。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种高强度铝合金，以质量百分比计，包括Si 0.95
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1.15％，Fe≤0.3％，Cu 0.4
‑
0.5％，Mn 0.4
‑
0.55％，Mg 0.85
‑
1.1％，Cr 0.1
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0.2％，Ti 0.01
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0.1％，Zr≤0.05％，Zn≤0.25％，以及余量Al。
[0012]Si和Mg在合金中以Mg2Si的形式存在，这两种元素在合金内以Mg：Si＝1.73:1的比例形成Mg2Si化合物，随着Mg2Si含量的升高，合金的强度也随之升高，但是Mg2Si在合金中的固溶度存在上限，又不能无限的通过提升Mg2Si的含量来提高合金的强度，为了得到强度较高的合金，应该在Mg2Si的固溶度上限附近寻找一个合理的范围。
[0013]在合金中添加Cu可以进一步提高合金的强度，但是，当Cu含量超过0.5％时，会导致材料的晶间腐蚀加剧，以致产品在工作中突然失效，所以，Cu含量的确定要既能提高合金强度，又不能加剧晶间腐蚀。
[0014]Mn在合金固溶过程中，起到抑制再结晶的作用，最终达到抑制粗晶环的目的，但是Mn易在合金中产生偏析，导致合金各个部位的性能不均匀，所以应该严格控制Mn添加量的上限。
[0015]Cr在合金固溶过程中，同样起到抑制再结晶的作用，最终达到抑制粗晶环的目的，但是Cr的抑制再结晶作用不如Mn的作用强，同时Mn的抑制作用不如同时添加Mn和Cr的作用强，所以需要控制Cr的含量，使Cr与Mn形成一定的比例，以达到最佳的抑制再结晶效果，最终达到抑制粗晶环的作用。
[0016]本专利技术通过调整Si和Mg的含量，使Si含量在0.95
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1.15％之间，Mg含量在0.85
‑
1.1％之间，以达到Mg2Si含量在1.34
‑
1.74％之间，通过缩小合金元素范围来缩小合金机械性能的波动，将Mg2Si的下限由0.95％上调到1.34％，达到上调合金强度的目的；将Cu含量上调到0.4
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0.5％，进一步提高合金的强度，同时防止加剧合金的晶间腐蚀；下调Mn的上限，使Mn含量在0.4
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0.55％之间，同时上调Cr的下限，使Cr的含量在0.1
‑
0.2％之间，使Mn和Cr联合起来抑制合金固溶过程中的再结晶，达到抑制粗晶环的目的。
[0017]优选的，在上述一种高强度铝合金中，以质量百分比计，包括包括Si1.07％，Fe 0.2％，Cu 0.42％，Mn 0.5％，Mg 0.94％，Cr 0.14％，Ti 0.034％，Zr 0.015％，Zn 0.001％，Al 96.68％。
[0018]优选的，在上述一种高强度铝合金中，Si与Mg形成的Mg2Si含量占物质总质量的1.34
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1.74％。
[0019]本专利技术还公开了上述高强度铝合金的生产工艺，包括以下步骤：
[0020](1)备料：按质量百分比称取各组分原料以及回炉料备用，其中回炉料的添加量不超过装炉料总质量的70％；
[0021](2)投炉熔化：将回炉料投入熔化炉内，待回炉料熔化后加入各组分原料；
[0022](3)电磁搅拌：待原料全部熔化完成后进行电磁搅拌至混合均匀，得到铝液；
[0023](4)精炼除气：按照装炉料总质量的1％添加精炼剂，精炼杆走S型路线，炉内精炼除气30min，完成后静置30min，扒渣，使铝液质量大幅度提升，进而提高铝合金材料本身的性能；
[0024](5)浇铸铝棒：扒渣完成后，开始油气滑铸造，浇铸温度设置为695
‑
705℃，除气参数流量为60L/min，转速350转，且过滤箱顶端加热以保证铝水温度，采用双层过滤方式，前30目后50目，以铝添加量计，氢含量≤0.12ml/100g(即通过除氢，每100g铝，氢含量不超过0.12ml)，浇铸时间70min；
[0025](6)超声波探伤及均质：铝棒铸造完成后进行全水浸超声波探伤，将探伤合格的铝棒放入均质炉内进行均质化；
[0026](7)切短棒：将铝棒切割成挤压所需的长度，对于超声波探伤不合格的铝棒，切短棒后重新短棒探伤，将有缺陷的位置剔除；
[0027](8)车皮及挤压：短棒车皮，去除铸棒偏析层，，再对铝棒进行加热、挤压、切料，性能检测合格后包装即可。
[0028]优选的，在上述一种高强度铝合金的生产工艺中，步骤(3)中所述电磁搅拌的频率为0.5<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金，其特征在于，以质量百分比计，包括Si 0.95
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1.15％，Fe≤0.3％，Cu 0.4
‑
0.5％，Mn 0.4
‑
0.55％，Mg 0.85
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1.1％，Cr 0.1
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0.2％，Ti 0.01
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0.1％，Zr≤0.05％，Zn≤0.25％，以及余量Al。2.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金，其特征在于，以质量百分比计，包括Si 1.07％，Fe 0.2％，Cu 0.42％，Mn 0.5％，Mg 0.94％，Cr 0.14％，Ti 0.034％，Zr 0.015％，Zn 0.001％，Al 96.68％。3.根据权利要求1或2所述的一种高强度铝合金，其特征在于，Si与Mg形成的Mg2Si含量占物质总质量的1.34
‑
1.74％。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的高强度铝合金的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)备料：按质量百分比称取各组分原料以及回炉料备用，其中回炉料的添加量不超过装炉料总质量的70％；(2)投炉熔化：将回炉料投入熔化炉内，待回炉料熔化后加入各组分原料；(3)电磁搅拌：待原料全部熔化完成后进行电磁搅拌至混合均匀，得到铝液；(4)精炼除气：按照装炉料总质量的1％添加精炼剂，精炼杆走S型路线，炉内精炼除气30min，完成后静置30min，扒渣；(5)浇铸铝棒：扒渣完成后，开始油气滑铸造，浇铸温度设置为695
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705℃，除气参数流量为60L/min，转速350转，且过滤箱顶端加热以保证铝水温度，采用双层过滤方式，前30目后50目，以铝添加量计，氢含量≤0.12ml/100g，浇铸时间70min；(6)超声波探伤及均质：铝棒铸造完成后进行全水浸超声波探伤，将探伤合格的铝棒放入均质炉内进行均质化；(7)切短棒：将铝棒切割成挤压所需的长度，对于超声波探伤不合格的铝棒，切短棒后重新短棒探伤，将有缺陷的位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昆，王德伟，张宇，于炳钦，
申请(专利权)人：长春市吉通凯撒铝业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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