一种高性能、耐高温Al-Mg-Si系铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能、耐高温Al

【技术实现步骤摘要】
一种高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金制备
，具体涉及一种高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]Al
‑
Mg
‑
Si系(6系)铝合金具有低密度、优良加工性能和机械性能以及高耐腐蚀性能等特性，是交通运输领域的零部件制造中最广泛且不可或缺的一类有色金属结构材料。随着铝合金在汽车应用领域的需求增多，对铝合金的性能和工作环境提出了更高的要求。
[0003]国内外主要汽车厂商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。目前应用在汽车发动机周围零部件的铝合金的标准要求是：在150℃加热1000h后，屈服强度≥305MPa。但现有技术生产的Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金型材在150℃加热1000h后，屈服强度通常为250
‑
275MPa。
[0004]例如，专利CN111014332B公布了“具有高长期热稳定性的6系高合金成分及制备方法”该专利公布的6系铝合金，其组分的质量百分比为：Si：0.65％，Fe：0.10％，Cu：0.08％，Mn：0.23％，Mg：0.58％，V：0.09％；Cr：0.17％；Ti：0.07％；不可避免的杂质总和：0.03％；余量为Al。上述铝合金的制备方法包括：熔炼、均质、挤压、淬火、拉伸矫直和双级人工时效。上述合金的屈服强度为278MPa，再经过150℃加热1000h后，其屈服强度降至251MPa，屈服强度下降27MPa。Li等人发表的题为“Precipitate coarsening and mechanical properties in 6082aluminium alloy during long
‑
term thermal exposure”的期刊论文中，所选用的材料为商业6082铝合金，其组分的质量百分比为：Si：1.19％、Mg：0.75％、Mn：0.68％、Fe：0.18％、Cr：0.048％、Zn：0.032％、Cu：0.027％、Ti：0.025％、余量为Al。上述商业6082铝合金经过固溶、淬火和人工时效后，屈服强度虽然可达～330MPa，但在150℃加热1000h后，屈服强度仅有～255MPa，屈服强度下降～75MPa。
[0005]综上，现有技术生产的Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金无法同步实现高性能以及高温长时间稳定性，即初始铝合金性能较高，但经过150℃加热1000h后却使得材料的性能显著降低、热稳定性不佳，导致了材料受热变形失效，使用寿命大幅度降低，难以满足铝合金在加热环境下的长期使用，很难达到客户的要求和满足当今市场的需求；此外，现有技术公开了铝合金经过150℃加热1000h后将使得合金性能显著降低，这也是目前难以解决的技术难题。
[0006]因此，如何有效抑制长时间高温放置Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金屈服强度的降低，获得高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金，合金按质量百分比计，由以下成分组成：Mg：0.91
‑
1.10％；Si：1.21
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1.4％；Mn：0
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0.2％；Zr：0
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0.2％；Ag：0
‑
0.05％；不可避免的杂质总和≤0.20％；余量为Al；所述铝合金的制备方法包括如下步骤：
[0008](1)在保护气体下，将纯Al、Al
‑
Si中间合金、Al
‑
Zr中间合金、Al
‑
Mn中间合金、纯Ag和纯Mg依次加入到熔炼炉中加热熔化，然后降温，再进行保温处理，再经搅拌、精炼、除气和清渣后获得铝合金熔液，所述的加热熔化温度为：700
‑
780℃，保温处理为：在700
‑
750℃保温10
‑
60min；
[0009](2)将步骤(1)获得的铝合金熔液引流到水冷铜辊辊缝中进行亚快速凝固铸轧后，再经阶梯均质化热处理、多道次冷轧、固溶热处理、淬火、人工时效处理后，获得高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金。
[0010]进一步地，步骤(1)所述的保护气体为氩气或二氧化碳和六氟化硫的混合气体；所述的二氧化碳和六氟化硫的体积比85
‑
90:15
‑
10。
[0011]进一步地，步骤(1)所述的加热熔化温度为：740
‑
760℃。
[0012]进一步地，步骤(1)所述的保温处理为：在710
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730℃保温15
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40min。
[0013]进一步地，步骤(2)所述的水冷铜辊的辊缝间距为2
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4.5mm，水冷铜辊的线速度为5
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15m/min，所述的亚快速凝固为：冷却速率为300
‑
500K/s。
[0014]进一步地，步骤(2)所述的阶梯均质化热处理为：在450
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460℃保温2
‑
5h，再在540
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560℃保温2
‑
5h。
[0015]进一步地，步骤(2)所述的多道次冷轧为：4
‑
8道次冷轧，总压下量为65
‑
80％。
[0016]进一步地，步骤(2)所述的固溶热处理为：在550
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560℃保温5
‑
30min。
[0017]进一步地，步骤(2)所述的人工时效处理为：在175
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190℃保温3
‑
8h。
[0018]本专利技术与目前现有技术相比具有以下特点：
[0019](1)与现有技术相比，本专利技术通过合金组分之间的相互作用以及工艺的协同作用，使得Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金具备较高的力学性能，并且在长期加热条件下也能够保持较高的力学性能，可广泛应用于汽车零部件制造领域，并降低生产成本。现有技术难以解决的技术难题为：一是现有技术为了获得高性能的Al
‑
Mg
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Si系铝合金，通常采用在制备合金过程中加入细化剂细化第二相的方式来提高材料强度，这将显著提高合金的生产成本；二是现有技术获得的Al
‑
Mg
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Si系铝合金的析出强化第二相主要为β相(Mg2Si)，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能、耐高温Al
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Mg
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Si系铝合金，其特征在于：合金按质量百分比计，由以下成分组成：Mg：0.91
‑
1.10％；Si：1.21
‑
1.4％；Mn：0
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0.2％；Zr：0
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0.2％；Ag：0
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0.05％；不可避免的杂质总和≤0.20％；余量为Al；所述铝合金的制备方法包括如下步骤：(1)在保护气体下，将纯Al、Al
‑
Si中间合金、Al
‑
Zr中间合金、Al
‑
Mn中间合金、纯Ag和纯Mg依次加入到熔炼炉中加热熔化，然后降温，再进行保温处理，再经搅拌、精炼、除气和清渣后获得铝合金熔液，所述的加热熔化温度为：700
‑
780℃，保温处理为：在700
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750℃保温10
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60min；(2)将步骤(1)获得的铝合金熔液引流到水冷铜辊辊缝中进行亚快速凝固铸轧后，再经阶梯均质化热处理、多道次冷轧、固溶热处理、淬火、人工时效处理后，获得高性能、耐高温Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金。2.根据权利要求1所述的一种高性能、耐高温Al
‑
Mg
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Si系铝合金，其特征在于：步骤(1)所述的保护气体为氩气或二氧化碳和六氟化硫的混合气体；所述的二氧化碳和六氟化硫的体积比为85
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90:15
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10。3.根据权利要求1所述的一种高性能、耐高温Al
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Mg
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Si系铝合金，其特征在于：步骤(1)所述的加热熔化温度为：740
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760℃。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珵，张明雪，王慧远，王轩，查敏，马品奎，徐进，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：