一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺，属于金属材料技术领域。该铝合金成分范围为(wt.％)：Mg 0.8

A rapid extrusion aluminum alloy profile with low rare earth content and its preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺。

技术介绍

[0002]铝合金作为轻质的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、导热性和导电性优良、电磁屏蔽性能好、可回收等一系列优点，被誉为“二十一世纪绿色结构材料”。近年来汽车工业的迅猛发展以及人们对汽车节能、安全、环保意识的增强，使铝合金在汽车等交通运输领域越来越受关注。但是由于铝合金是密排六方晶体结构，其塑性加工性能较差，限制了其规模化应用。
[0003]挤压型材加工是一种细化材料晶粒和组织的有效热加工方法；挤压型材加工使材料在一次成形过程中承受较大的型材量，挤压加工后不仅消除铸锭中的气孔、疏松和缩孔等缺陷，还改善挤压产品性能，提高材料的强度与塑性，而且挤压产品品种多、规格全，可以获得板材、棒材、型材和管材。然而与铝合金相比，铝合金挤压材生产成本高，严重限制了其商业化生产和应用。生产相同规格的汽车用型材，铝合金挤压的成本甚至比铝合金高3倍之多，这主要是铝合金挤压速度低所致。所以通过提高挤压速度的手段降低铝合金挤压材的生产成本，对推广型材铝合金的应用，拓展市场尤为重要。因此，迫切需要开发高挤压速度生产的Al
‑
Mg系挤压材及其制备工艺，丰富低成本铝合金挤压材的种类，对推广型材铝合金商业化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对目前商业铝合金(如Al
‑
Mg系及Al
‑
Mg
‑
Si系合金)以及现有专利报道的挤压材的挤压速度低、挤压材的室温塑性差，导致生产和应用成本高的问题，本专利技术提供一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺，该挤压材采用速度不小于5m/min的挤压工艺生产，所得挤压材表面光滑、无任何表面裂纹，同时挤压材具有弱基面织构或弱非基面织构，优化的成分可以使挤压材的室温延伸率≥9％。本专利技术铝合金挤压材含少量或微量稀土元素，挤压速度高，挤压材室温延伸率高，大大降低了挤压材的生产和应用成本，对推动型材铝合金在航空航天、汽车、高铁、3C产品等领域的应用有积极意义。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材，所述铝合金为Al
‑
Mg
‑
Si系合金，以重量百分比计，其化学成分为：Mg 0.8
‑
1.2wt.％，Si 0.7
‑
1.2wt.％，Cu 0.5
‑
0.6wt.％，Sc 0.2～0.8wt.％，Zr 0.2～0.5wt.％，铝含量为平衡余量，Sc为稀土元素。
[0007]所述铝合金型材采用速度不小于5m/min的快速挤压工艺制备获得，所得铝合金型材(挤压材)的表面光滑、无表面裂纹，其织构为弱基面织构或弱非基面织构；当采用优选的铝合金成分时，所得铝合金型材(挤压材)织构为弱非基面织构，其室温延伸率≥10％。
[0008]本专利技术上述低稀土含量的快速挤压铝合金型材采用如下步骤进行制备：
[0009](1)以纯Al锭、纯Mg锭和Al
‑
Si中间合金、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
SC中间合金、Al
‑
Zr中间合金为原料，按所述铝合金成分进行配料；
[0010](2)将合金配料放入熔炼炉的坩埚中熔化，铸造制备成合金铸锭；
[0011](3)将制备的铸锭经均匀化处理后加工成挤压坯料；
[0012](4)将坯料采用热挤压工艺加工成挤压材；
[0013](5)将挤压材进行时效处理。
[0014]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(1)首先将纯铝、纯镁和Al
‑
20Cu中间合金、Al
‑
5Ti
‑
1B中间合金进行预热250℃。将电炉升温至690
‑
710℃，将纯Al置于坩埚中，待工业纯铝完全熔化后，升温至730
‑
740℃加入经预热的镁锭、Al
‑
20Cu中间合金、Al
‑
20Sc中间合金和Al
‑
20Zr中间合金，升温至760
‑
780℃加入经预热的Al
‑
5Ti
‑
1B中间合金，熔炼期间充分搅拌；熔体降温至750
‑
760℃加入RJ
‑
5精炼剂进行精炼，精炼时间5min，精炼结束后，降温710
‑
720℃，静置30min后，在励磁电压不高于120V的电磁搅拌条件下浇铸。
[0015]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中，采用半连续铸造方法生产合金铸锭。
[0016]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述均匀化处理工艺为：处理温度560～590℃，处理时间8～12h。
[0017]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中，将均匀化合金，车掉氧化皮，加工成指定尺寸，直径为Ф90mm。
[0018]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(4)中，所热挤压工艺：挤压温度在430
‑
470℃，挤压比为15:1，挤压速度为5
‑
10m/min条件下进行正向挤压。
[0019]进一步，所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(5)中，将型材在160～180℃下进行时效处理8～24h，即可得到低稀土含量的快速挤压铝合金型材。
[0020]本专利技术低稀土(Sc)含量的快速挤压铝合金型材及其制备工艺的设计原理如下：
[0021]本专利技术通过在铝合金中添加微量稀土元素Sc，各成分在优化的配比下可产生明显的织构弱化效果，合金经挤压型材后形成非基面织构，有利于提高型材料的塑性和后续成形性能。铝合金中添加稀土元素后，挤压织构与典型的基面纤维织构不同，形成平行于挤压方向的<11
‑
21>织构组分，当沿着挤压方向受力时，这种织构就可以启动大量的(0001)
<11
‑
20>
基面滑移位错和{10
‑
12}
<10
‑1‑
1>
拉伸孪生，从而显著提高挤压材的室温塑性，同时改善拉压屈服不对称性。常用的稀土元素在铝中的固溶度都比较大，又都使型材的织构得到弱化。
[0022]对于第三种元素的选择，由于Al元素与稀土结合能力强，容易生成第二相，从而影响稀土元素Sc在镁中的固溶度，会降低织构弱化的效果。因此，本专利技术选择铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低稀土含量的快速挤压铝合金型材，其特征在于：所述铝合金为Al
‑
Zn
‑
Mg系合金，以重量百分比计，其化学成分为：Mg 0.8
‑
1.2wt.％，Si 0.7
‑
1.2wt.％，Cu 0.5
‑
0.6wt.％，Sc 0.2～0.8wt.％，Zr 0.2～0.5wt.％，铝含量为平衡余量，Sc为稀土元素；所述铝合金型材采用速度不小于5m/min的快速挤压工艺制备获得。2.根据权利要求1所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材，其特征在于：所得铝合金型材的表面光滑、无表面裂纹，其织构为弱基面织构或弱非基面织构，最大极密度值≤4。3.根据权利要求1所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材，其特征在于：当铝合金中Mg 0.8
‑
1.2wt.％，Si 0.7
‑
1.2wt.％，Cu 0.5
‑
0.6wt.％，Sc 0.2～0.8wt.％，Zr 0.2～0.5wt.％时，所制备的铝合金型材的织构为弱非基面织构，其室温伸长率≥10％。4.根据权利要求1所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：(1)以纯Al锭、纯Mg锭和Al
‑
Si中间合金、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
SC中间合金、Al
‑
Zr中间合金为原料，按所述铝合金成分进行配料；(2)将合金配料放入熔炼炉的坩埚中熔化，铸造制备成合金铸锭；(3)将制备的铸锭经均匀化处理后加工成挤压坯料；(4)将坯料采用热挤压工艺加工成挤压材；(5)将挤压材进行时效处理。5.根据权利要求4所述的低稀土含量的快速挤压铝合金型材的制备工艺，其特征在于：步骤(1)首先将纯铝、纯镁和Al
‑
20Cu中间合金、Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍俊，沈现猛，李喆，战桂芳，姚玉，王婷婷，王广彦，徐海波，丁岩，杨焕军，王仁武，马旭，
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：