一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制Al

【技术实现步骤摘要】
一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料的制备
，尤其涉及一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法。

技术介绍

[0002]为了加快汽车行业节能减排的进程，我国在《乘用车燃料消耗量限值》中规定2020年乘用车平均油耗降至5L/100km，而车辆整备质量直接影响其油耗，因此各车企对于车辆轻量化的需求极为迫切。轻量化材料的开发和应用是实现汽车轻量化最直接有效的方法。铝合金作为轻量化材料，可为汽车减重30
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60％，被国内外车企广泛采用，如福特的F150、奥迪的A8、捷豹的XF等燃油车，特斯拉的电动汽车等都具有较高的铝化率，特别是蔚来ES8达到了96.4％的铝化率。据预测2020年国内汽车用铝量将达190kg/辆，新能源汽车可达200kg/辆，因此，铝合金越来越成为汽车制造商轻量化的首选材料。6xxx系(Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr)铝合金由于具有优异的成型性能、可加工性以及耐腐蚀性而成为汽车用零部件的首选铝合金材料。
[0003]汽车底盘的轻量化不仅有利于降低油耗和提高整车舒适性，更是关系到驾驶员的行驶安全，因此底盘零件要求有良好的强度、刚度、耐疲劳等综合性能。为满足各车企对高性能轻质零部件的迫切需求，急需开发出强度更高、综合性能更好的合金材料。各发达国家均开发了具有国际领先水平且被大量应用于车上的6xxx合金。国内，目前产品性能稳定性明显低于国外同合金产品，特别是疲劳性能差，其原因是形成粗大的再结晶晶粒。申请者通过合金化和制备过程控制有效抑制粗大再结晶，从而制备出更高性能的6xxx铝合金来满足汽车底盘用零部件的要求。
[0004]对于铝合金的工业生产来说，均匀化是必不可少的一道工序，其目的是消除材料内部的元素偏析，溶解结晶相，改善材料的成型性等。其中消除材料内部的微观偏析尤为重要，由于材料内部元素微观偏析的存在，析出相也会存在析出不均匀的情况。其中α
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Al(MnCr)Si相的偏聚现象尤为严重，并且这种偏聚通过传统的单级均匀化热处理制度是无法消除的。由于α
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Al(MnCr)Si相的析出不均匀，材料控制位错以及晶界移动的能力下降，导致材料抑制再结晶能力下降，产生了很多尺寸差异较大的晶粒。晶粒尺寸的不均匀会引起材料整体强度以及韧性的下降，更为重要的是材料的耐腐蚀和耐疲劳性能的下降。对于汽车用结构件，长期在腐蚀环境下承载服役，这两项性能尤为关键。针对目前Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金在形变过程中容易出现粗大再结晶，从而导致合金形变后力学性能较低的关键工业问题，是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出的一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，其通过新型的多级均匀化的热处理方法，在低温阶段控制α
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Al(MnCr)Si相形核，从而
使α
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Al(MnCr)Si相高密度均匀析出，以获得微纳米级高密度α弥散相，抑制合金在形变之后再结晶及粗晶的产生，以解决Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金工业生产中的关键技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案，一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，其特征在于包括以下步骤：
[0007]步骤一，对铸锭在100～350℃的温度范围内进行第一级均匀化处理，均匀化时间为2～15h，热处理炉的升温速率为0.5～10℃/min。
[0008]步骤二，对铸锭进行第二级均匀化的处理，其温度范围为500～580℃，均匀化时间为2～16h，升温速率为0.5～10℃/min；
[0009]步骤三，在第二级均匀化处理完成后，对铸锭进行快速冷却，使铸锭表面和心部的冷却速率控制在4～20℃/min，冷却完成后在室温下放置。
[0010]更进一步地，所述合金的成分质量百分比为：Mg：0.5％～1.1％，Si：0.6％～1.4％，Cu：0.05％～0.6％，Mn：0.2％～0.9％，Fe：<0.2％，Cr：0.1％～0.4％；Ti≤0.1，Zn≤0.2，其余为Al。
[0011]更进一步地，所述步骤三中，所述铸锭在均匀化完成后出炉5s
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10min内进行冷却。
[0012]更进一步地，所述热处理方法所得到的抑制粗晶的微纳米α
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Al(MnCr)Si相，其等效直径超过180～200nm的α
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Al(MnCr)Si相的占比≤10％。
[0013]更进一步地，所述热处理方法所得到的α
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Al(MnCr)Si相的形貌为块状，其长度范围40～200nm，宽度范围40～200nm，长宽比例1～2，平均等效直径范围40～200nm，块状α
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Al(MnCr)Si相的占比≥60％。
[0014]更进一步地，所述热处理方法所得到的α
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Al(MnCr)Si相的形貌为针状或者片状，长宽比例1～10，平均长度范围40～200nm，针状或者片状α
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Al(MnCr)Si相的占比≤30％。
[0015]更进一步地，所述热处理方法所得到的α
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Al(MnCr)Si相的平均间距100～1000nm，单位体积的个数80～1000个/μm
‑3。
[0016]本专利技术以新型多级升温冷却控制下的均匀化热处理工艺，在合金基体中获得了微纳米级弥散分布的α弥散相，通过弥散相的粗晶抑制作用，有效地控制了合金形变后的再结晶以及粗晶形成，从而明显提高材料晶粒尺寸均匀度，为提高材料强度，韧性，耐蚀性以及耐疲劳性能提供了有利的条件，对于长期处于服役过程中汽车结构件，耐疲劳和耐腐蚀性能尤为关键。以简单热处理工艺解决了车用Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金生产过程中影响材料性能的关键问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
‑
Mn
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Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，对铸锭在100～350℃的温度范围内进行第一级均匀化处理，均匀化时间为2～15h，热处理炉的升温速率为0.5～10℃/min。步骤二，对铸锭进行第二级均匀化的处理，其温度范围为500～580℃，均匀化时间为2～16h，升温速率为0.5～10℃/min；步骤三，当第二级均匀化处理完成后，对铸锭进行快速冷却，使铸锭表面和心部的冷却速率控制在4～20℃/min，冷却完成后在室温下放置。2.根据权利要求1所述一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变粗晶的热处理方法，其特征在于：所述合金的成分质量百分比为：Mg：0.5％～1.1％，Si：0.6％～1.4％，Cu：0.05％～0.6％，Mn：0.2％～0.9％，Fe：<0.2％，Cr：0.1％～0.4％；Ti≤0.1，Zn≤0.2，其余为Al。3.根据权利要求1所述一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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Cr铝合金形变粗晶的热处理方法，其特征在于：所述步骤三中，所述快速冷却在铸锭出炉5s
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10min内进行。4.根据权利要求1所述一种抑制Al
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Mg
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Si
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Cu
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Mn
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李震，刘方镇，秦简，长海博文，王东涛，董其鹏，曲鹏程，
申请(专利权)人：山东宏桥新型材料有限公司邹平宏发铝业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：