一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材及其制造方法和应用技术

本发明专利技术涉及铝合金型材技术领域，具体涉及一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材及其制造方法和应用。制造方法包括如下步骤：(1)铸造；(2)均匀化处理；(3)挤压；(4)在线固溶处理；(5)张力拉伸；(6)人工时效。本发明专利技术通过在铝合金中加入Zr，使铝合金内析出细小的Al3Zr相，利用Al3Zr相作为异质形核的核心，增加形核率，细化晶粒，所制备的铝合金挤压棒材的强度高，粗晶层深度小，质量稳定，综合性能好，成本较低，适于工业化批量生产及现场应用。于工业化批量生产及现场应用。

【技术实现步骤摘要】
一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材及其制造方法和应用


[0001]本专利技术涉及铝合金型材
，具体涉及一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材及其制造方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会的进步，经济的发展，交通运输车辆也逐步向高速，大功率和轻量化发展。6系铝合金是以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金，属于热处理可强化铝合金。6系铝合金具有中等强度，耐蚀性高，无应力腐蚀破裂倾向，焊接性能良好，焊接区腐蚀性能不变，成形性和工艺性能良好等优点，被广泛应用于汽车零部件制造行业。
[0003]现阶段，6系铝合金牌号主要包括6005、6009、6010、6061、6063、6082、6201、6262、6463、6A02等，其中6005可用于生产梯子、天线，6009和6010可用于生产汽车车身，6061可用于生产卡车、电车等用的管材、棒材、板材或型材，6262可用于生产有螺纹的高应力零件，6463可用于生产经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件，6A02可用于生产飞机发动机零件和形状复杂的锻件与模锻件。
[0004]在6系铝合金广泛应用的同时，一些问题也伴随出现，传统6系铝合金不能满足运输车辆更加严酷、更加恶劣的运行环境，粗晶层的存在更是使材料的力学性能、疲劳强度显著降低，提高材料的强度和控制粗晶是行业现阶段亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对传统6系铝合金强度低，存在粗晶层的技术问题，本专利技术提供一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材及其制造方法和应用，本专利技术通过在铝合金中加入Zr，使铝合金内析出细小的Al3Zr相，利用Al3Zr相作为异质形核的核心，增加形核率，细化晶粒，所制备的铝合金挤压棒材的强度高，粗晶层深度小，质量稳定，综合性能好，成本较低，适于工业化批量生产及现场应用。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材的制造方法，包括如下步骤：(1)按Si 0.8wt％～1.3wt％，Fe≤0.35wt％，Cu 0.4wt％～0.6wt％，Mn 0.4wt％～0.7wt％，Mg0.8wt％～1.2wt％，Cr 0.1wt％～0.3wt％，Ti≤0.06wt％，Zr 0.1wt％～0.2wt％，Pb≤0.01wt％，单个杂质≤0.05wt％，合计杂质≤0.15wt％，余量为Al的比例配料、熔炼，然后铸造成圆铸棒；(2)对圆铸棒进行均匀化处理，将圆铸棒加热到510～540℃，保温8～10h，然后对圆铸棒进行冷却，风冷30～60min后，水冷30～50min；(3)挤压得到直径为50～100mm的棒材；(4)将棒材直接在线水冷进行固溶处理，控制棒材出水后温度<80℃；(5)对水冷后棒材进行拉伸；(6)将棒材在160～180℃下保温8～10h进行人工时效。
[0007]进一步的，步骤(1)中，炉料下榻后均匀撒入无钠覆盖剂全面覆盖，在710～750℃的温度下熔炼200～400min，期间进行电磁搅拌，炉料全部熔化后扒渣并均匀撒入无钠覆盖剂，3～5min后再次扒渣。
[0008]进一步的，步骤(2)的升温速率为10～15℃/min。
[0009]进一步的，步骤(3)进行挤压前，先对圆铸棒进行100％超声波探伤，选用超声波探伤等级达到GB/T 6519中A级要求的圆铸棒，并对圆铸棒进行车皮。
[0010]进一步的，步骤(3)的挤压参数如下：模具温度为430～500℃，圆铸棒温度为490～520℃，挤压速度为2～4mm/s，出口温度>525℃。
[0011]进一步的，步骤(5)的拉伸变形量为0.5％～1.5％。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种采用上述制造方法制备的含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材。
[0013]第三方面，本专利技术还提供一种上述含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材作为汽车结构材料的应用。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015]本专利技术对棒材的铝合金成分组成做出限定，其中限定Si为0.8wt％～1.3wt％，M为0.8wt％～1.2wt％，Mg与Si的质量比小于Mg、Si完全生成强化相Mg2Si时的正常质量比1.73，即本专利技术Si元素略有过剩，目的是消除Fe等杂质元素对铝合金性能的不利影响；Fe≤0.30wt％，防止合金晶粒组织粗大，避免产生针状FeAl3，从而对合金力学性能产生不利影响；限定Cu为0.4wt％～0.6wt％，提高合金的强度和硬度，促进Mg、Si析出相的均匀形核，并加快合金的时效强化过程，增加了热处理强化效果，同时减少Cu对合金耐腐蚀性造成的负面影响；加入Cr细化晶粒，使再结晶后的晶粒呈细长状，提高合金的抗腐蚀性能，同时提高人工时效后的强度；限定Mn为0.4wt％～0.7wt％，目的是在合金中形成细小、弥散分布的第二相粒子以阻碍合金的再结晶，细化晶粒，提高合金的力学性能，同时避免因Mn含量过高与强化相Mg2Si生成AlMnSi相，造成合金强化效果下降；加入微量Ti元素细化晶粒，使合金细化后获得更高的强度和延伸率，在后续热处理过程中Ti可熔入α
‑
Al固溶体中，在人工时效时产生沉淀强化，提高合金的强度；限定Zr为0.1wt％～0.2wt％，Zr与Al形成的Al3Zr弥散相粒子，在合金凝固过程中可作为α
‑
Al的异质形核核心，起到很好的变质作用，从而大大细化晶粒，改善合金铸态组织，提高合金的力学性能，另外在热处理过程中，合金中会形成次生的细小Al3Zr弥散相，均匀弥散分布在铝基体的晶界和位错处中，起到弥散强化作用和钉扎作用，抑制再结晶，阻碍晶粒的合并长大，从而减少粗晶层深度，随着Zr的添加量增多，晶粒逐渐减小，合金的力学性能逐渐增加，晶粒度逐渐减小，当Zr>0.2wt％时，合金中出现粗大的树枝晶，力学性能降低。
[0016]其次，本专利技术提供的制造方法生产效率高、生产周期短、生产成本低，所制造的铝合金挤压棒材拉伸性能好(R
m
≥410MPa，R
p0.2
≥396MPa，A
50
≥12％)、低倍粗晶层深度较小(≤1.0mm)，具有明显的经济效益。
具体实施方式
[0017]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例1
[0019]一种直径58mm的棒材，成分组成如下：
[0020]Si：0.88wt％，Fe：0.14wt％，Cu：0.58wt％，Mn：0.45wt％，Mg：0.83wt％，Cr：0.12wt％，Ti：0.04wt％，Zr：0.16wt％，Pb：0.002wt％，余量为Al和不可避免的杂质，单个杂质≤0.05wt％，合计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Zr高强细晶6系铝合金挤压棒材的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按Si 0.8wt％～1.3wt％，Fe≤0.35wt％，Cu 0.4wt％～0.6wt％，Mn 0.4wt％～0.7wt％，Mg0.8wt％～1.2wt％，Cr 0.1wt％～0.3wt％，Ti≤0.06wt％，Zr 0.1wt％～0.2wt％，Pb≤0.01wt％，单个杂质≤0.05wt％，合计杂质≤0.15wt％，余量为Al的比例配料、熔炼，然后铸造成圆铸棒；(2)对圆铸棒进行均匀化处理，将圆铸棒加热到510～540℃，保温8～10h，然后对圆铸棒进行冷却，风冷30～60min后，水冷30～50min；(3)挤压得到直径为50～100mm的棒材；(4)将棒材直接在线水冷进行固溶处理，控制棒材出水后温度<80℃；(5)对水冷后棒材进行拉伸；(6)将棒材在160～180℃下保温8～10h进行人工时效。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，炉料下榻后均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文超，王明坤，刘博，韩正乾，宋祥，李攀攀，李延义，栾兴隆，
申请(专利权)人：山东兖矿轻合金有限公司，
类型：发明
国别省市：