高铁用高强高韧铝合金的制备方法技术

本申请属于高性能铝合金制备技术领域，以满足列车高速行驶中承受高频率的冲击振动的高铁接触网的连接单耳、双耳、固定座的零部件性能要求，为6082铝合金提供了一种锻造、固溶、校正及切边处理、人工时效处理工艺，制备具有纳米尺度组织的6082铝合金。解决锻造温度为490℃

【技术实现步骤摘要】
高铁用高强高韧铝合金的制备方法


[0001]本申请属于高性能铝合金材料制备
，涉及锻造、固溶及时效工艺制备高铁接触网的连接单耳、双耳、固定座的零部件，满足性能要求较高的在列车高速行驶中承受高频率的冲击振动的铝合金。本技术提出了6082系铝合金零部件挤压棒坯的锻造及热处理工艺。

技术介绍

[0002]6082铝合金属于6xxx系列(Al
‑
Mg
‑
Si)变形铝合金，是可热处理、可强化的铝合金。具有良好的锻造性能、耐腐蚀性、焊接性能，且可进行模锻，被广泛应用于汽车、轨道交通、建筑及工业等领域。6082系列铝合金在高铁接触导线的紧固件、航空航天及汽车领域有着广泛的发展空间与应用前景，特别是高铁接触网用6082系铝合金的连接单耳、双耳、固定座的零部件，是连接、支撑各构件的关键零件，在高速列车行驶中特别容易受到复杂合力和冲击振动，容易变形及断裂，将会导致高铁提供动力电源的供电系统失效，造成安全事故并容易产生重大经济损失。
[0003]若锻压时粗大晶粒及不均匀组织不能进一步改善，则会影响产品的稳定性。因此，有必要对6082系铝合金的锻造、固溶及时效工艺优化，以提高产品性能及安全稳定性。本申请通过大量试验得到最优化的工艺参数。
[0004]本申请提出的高铁用6082系铝合金成分含量满足国家标准《GB/T 3190
‑
1996》，如说明书附图图4所示。
[0005]戴弗根特技术有限公司提交的专利《铝合金》(国际申请号PCT/US2020/012733)，5
‑
12 wt％Mg，1
‑
2 wt％Mn，0.3
‑
3 wt％Si，其余为Al。该专利与本专利技术的成分不一致，且不涉及锻造、热处理工艺。
[0006]FNA集团公司提交的专利《铝合金》(申请号：2019110360542)，7.5
‑
9.5 wt％Si，3
‑
4wt％Cu，≤1.3wt％Fe，≤0.5wt％Mn，≤0.1wt％Mg，≤3wt％Zn，≤0.35wt％Sn，0.01
‑
5wt％Ti，余量Al。该专利与本专利技术的成分不一致，且不涉及锻造、热处理工艺。
[0007]高铁接触网用各种铝合金部件属于等轴类挤压成形的铝合金模锻件，铝合金模锻件金属流动方向是决定一个模锻件力学性能好坏的关键因素之一，应尽可能使金属流线沿模锻件截面外形分布，避免纤维组织被切断；同时考虑模锻件工况受力条件，使纤维组织与剪切力方向相垂直。成形特点为毛坯轴线方向与压力方向相同，金属沿高度、宽度和长度方向均产生变形流动属于体积变形，需要精心按照模锻件结构要素进行锻造工艺设计、模具设计。
[0008]6082系铝合金属于Al
‑
Mg
‑
Si系变形铝合金，微量元素Mn、Cr高，含有较多的过剩相Si。可通过热处理强化，获得Mg2Si强化相来提高材料的力学性能、抗腐蚀性能。铝合金固溶处理是一种使合金发生沉淀硬化的先行工序，将元素充分溶入基体，溶质原子对位错的钉扎作用和增加位错运动的磨擦阻力，包括位错与溶质原子间的长程交互作用和短程交互作用。6082系铝合金主要通过热处理进行强化，主要机制是时效硬化，考虑到强化效果以及生
产效率，多采用人工时效处理方式。
[0009]因此，需要研发一种适合高铁接触网的连接单耳、双耳、固定座的6082铝合金零部件的制备工艺，满足列车高速行驶中承受高频率的冲击振动的高性能铝合金要求。因此，研究锻造、固溶及时效工艺，实现细化晶粒及形成纳米尺度的强化相具有重要意义。

技术实现思路

[0010]本专利为了解决现有技术不足，以满足列车高速行驶中承受高频率的冲击振动的高性能6082铝合金的要求，提供了一种锻造、固溶处理、校正及切边处理、人工时效处理等的工艺，制备具有纳米尺度组织的6082铝合金。
[0011]1.作为优选，锻造温度为490℃
±
10℃，锻造后立即水冷抑制晶粒长大。使组织更致密、消除枝晶偏析等成分不均匀的情况。选用MP
‑
1600T热模锻机进行模锻生产。
[0012]2.作为优选，固溶参数530℃
±
5℃/4.5h。固溶处理将元素充分溶入基体，使合金发生沉淀硬化，将固溶过程形成的过饱和固溶体以快速冷却方式获得亚稳定的状态，为时效处理做好组织准备。
[0013]3.作为优选，进行校正、切边处理。经过锻造和固溶的工件会产生一定的变形，需要增加一道校正工序，使尺寸、形状达到要求。时间间隔不大于6h，防止后续人工时效处理的强化效果降低。
[0014]4.作为优选，6082系铝合金的完全人工时效处理的时效参数175℃
±
5℃/10h。铝合金固溶得到的亚稳定的过饱和固溶体有自发分解的趋势，分解后引起合金的强度和硬度大幅度增高。析出细小的强化相Mg2Si以35
‑
50nm均匀分布在组织中，形成沉淀强化，提高强度及韧性。
[0015]5.作为优选，对零部件按要求精加工、抛光。
[0016]本专利的有益效果是：
[0017]断口出现明显的“缩颈”，拉伸韧窝数量增加50％、深度10
‑
20μm、剪切唇宽15
‑
35μm，表现出典型的韧性断裂。强化相Mg2Si细化至纳米尺度35
‑
50nm且分布均匀。研发的零部件用于铁路接触网连接件，抗拉强度390MPa，断后伸长率12％，断面收缩率24％。能满足高铁接触网的连接单耳、双耳、固定座的零部件高强韧的性能要求。
附图说明：
[0018]图1为纳米尺度形貌。
[0019]图2为本专利的拉伸断口形貌。
[0020]图3为工程应力应变曲线。
[0021]图4为6082系铝合金化学成分(wt％)。
[0022]图5为力学性能指标。
具体实施方式：
[0023]下面通过实施例，结合附图，对本专利的技术方案进一步阐述说明。
[0024]本申请所述的一种锻造、固溶处理、校正及切边处理、人工时效处理等的工艺，制备具有纳米尺度组织的6082铝合金。
[0025]所述锻造温度为500℃，锻造后立即水冷抑制晶粒长大。选用MP
‑
1600T热模锻机进行模锻生产。
[0026]所述固溶参数535℃/4.5h，然后立即进行校正、切边处理，使尺寸、形状达到要求。时间间隔5h，防止后续人工时效处理的强化效果降低。
[0027]所述完全人工时效处理参数180℃/10h，通过析出细小的强化相Mg2Si，以附图图1所示的35
‑
50nm均匀分布在组织中，形成沉淀强化。
[0028]所述的零部件按要求精加工、抛光。
[0029]所述的有益效果是：
[0030]附图图2所示的断口出现明显的“缩颈”，拉伸韧窝数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本权利提出了6082系铝合金零部件挤压棒坯的锻造及热处理工艺，保证抗拉强度≥380MPa，断后伸长率＞10%。2.根据权利要求1所述，通过热模锻的方式可破碎粗大组织及细化晶粒，选择的锻造温度为490℃
±
10℃，锻造后立即水冷抑制晶粒长大。3.根据权利要求2所述，固溶参数530℃
±
5℃/4.5 h，时效参数175℃
±
5℃/10 h，固溶和时效间隔不大于6 h，防止后续人工时效处理的强化效果降低。4.根据权利要求2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：付亚波，赵晖，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：