改进的6xxx铝合金制造技术

公开了新型6xxx铝合金产品以及制造其的方法和系统。一种方法可以包含：将6xxx铝合金的坯锭加热到预热温度；将所述坯锭保持在所述预热温度下持续足以溶解所述坯锭的至少一些沉淀硬化相的时间；将所述坯锭挤出成挤出产品，其中在所述挤出期间，所述坯锭和所述挤出产品两者都维持在所述预热温度下或所述预热温度以上；将所述挤出产品从挤出设备排出，同时将所述挤出产品维持在所述6xxx铝合金的溶线温度的100F内；以及将所述挤出产品从加热护罩移动到淬火设备。罩移动到淬火设备。罩移动到淬火设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的6xxx铝合金

技术介绍

[0001]挤出6xxx铝合金产品的压淬促进此类挤出产品的快速生产，而不需要在挤出过程之后单独的溶液热处理步骤。如共同拥有的美国专利第7,422,645号所解释的，压淬产品是通过浸入液体浴(如油或水)中以从产品中快速吸热而从升高的变形挤出温度快速冷却的产品。淬火的目的是抑制相变以便获得增加的硬度或其它期望的特性。当将如坯锭或铸锭等铝合金产品挤出时，首先将其重新加热到合金中高于铝基体中的沉淀相中的溶解度温度(例如由Al
‑‑
Mg
‑‑
Si合金制成的坯锭中的镁(Mg)
‑
硅(Si)相的溶解度温度)的温度并保持在所述温度下，直到所述相溶解为止。然后将产品快速冷却或淬火到期望的挤出温度以防止这些相在合金结构中新沉淀，并且然后挤出。

技术实现思路

[0002]广义上，本专利申请涉及新型压淬6xxx铝合金产品以及生产其的方法和系统。新方法和系统可以促进例如具有特性的改进组合，如强度和延展性(伸长率)的改进组合的6xxx铝合金产品的生产。
[0003]I.系统和方法
[0004]现在参考图1，展示了一种生产挤出6xxx铝合金产品的方法(100)。在所展示的实施例中，所述方法包含：使6xxx铝合金的坯锭均质化(110)；预热坯锭(120)；在挤出设备中挤出坯锭(130)；从挤出设备排出挤出产品(140)，同时将挤出产品维持在适当的预淬火温度下(145)；对挤出产品进行淬火(150)；并且然后人工老化挤出产品(160)。下文进一步详细描述了这些步骤。图2中展示了用于完成方法(100)的系统(200)的一个实施例。下文以非限制性方式使用图1
‑
2来展示新型本专利技术的方法和系统的实施例。
[0005]均质化步骤(110)是任选的，并且通常包含将6xxx铝合金的坯锭加热到一个或多个温度一次或多次以使铸态结构均质化。在均质化步骤之后，通常将坯锭冷却到室温并储存，直到其被挤出为止。出于本申请的目的，并且为了便于参考，术语“坯锭”涵盖圆形坯锭和矩形铸锭两者。
[0006]当坯锭被挤出时，预热步骤(120)、挤出步骤(130)、排出步骤(140)和淬火步骤(150)按顺序完成，而没有任何中间步骤。这是为了确保在最终产品中实现适当的微观结构。
[0007]具体地说，将坯锭预热(120)到预热温度，并且然后在此温度下保持足以溶解坯锭的至少一些沉淀相的时间。如在图2所示，预热步骤(120)可以在炉中完成(220)。在一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少50％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。例如，如果溶线温度为962℉，则“溶线温度的至少50％”为≥481℉，因此预热温度将为≥481℉，但低于6xxx铝合金的起始熔点。
[0008]如本文所用，“溶线温度”意指所有以下沉淀相将在6xxx铝合金坯锭中平衡地完全溶解并且在6xxx铝合金坯锭不初始熔化时的最低温度：
[0009]·
Mg2Si
[0010]·
Q
‑
相(Al5Cu2Mg8Si6)
[0011]·
θ(θ)(Al2Cu)
[0012]为了清楚起见，术语“溶线温度”仅包含6xxx铝合金的上述相，并且不包含任何其它可溶解的沉淀相，如Mg2Sn和Bi2Mg3。
[0013]在一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少60％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在另一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少70％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在又一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少80％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在另一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少90％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在又一个实施例中，预热温度是6xxx铝合金的溶线温度的至少95％，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在另一个实施例中，预热温度处于或高于6xxx铝合金的溶线温度，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在又一个实施例中，预热温度比6xxx铝合金的溶线温度高至少5℉，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在另一个实施例中，预热温度比6xxx铝合金的溶线温度高至少10℉，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在又一个实施例中，预热温度比6xxx铝合金的溶线温度高至少15℉，但低于6xxx铝合金的起始熔点。在另一个实施例中，预热温度比6xxx铝合金的溶线温度高至少20℉，但低于6xxx铝合金的起始熔点。通常，当需要高机械特性时，预热温度应为溶线温度的至少90
‑
100％或更高。
[0014]预热步骤(120)还包含将坯锭保持在预热温度下足以溶解6xxx铝合金的至少一些沉淀相的时间段。保持时间可取决于例如坯锭的大小和期望的最终特性。在一个实施例中，预热步骤(120)包含将坯锭保持在预热温度下足以溶解6xxx铝合金的大部分或甚至全部沉淀相的时间段。在一个实施例中，保持时间为至少1分钟。在另一个实施例中，保持时间为至少5分钟。在又一个实施例中，保持时间为至少10分钟。在另一个实施例中，保持时间为至少20分钟。在又一个实施例中，保持时间为至少30分钟。在另一个实施例中，保持时间为至少40分钟。在又一个实施例中，保持时间为至少50分钟或更多。通常，当需要高机械特性时，在预热温度下的保持时间应足以溶解6xxx铝合金的大部分或甚至全部沉淀相。如可以理解的，可以采用多个预热温度和对应的多个预热保持时间。
[0015]在一个实施例中，预热温度为至少950℉。在另一个实施例中，预热温度为至少960℉。在又一个实施例中，预热温度为至少970℉。在另一个实施例中，预热温度为至少975℉。在任一个上述实施例中，预热保持时间可为40
‑
60分钟(例如，具有十五英寸直径的坯锭)。
[0016]预热步骤的非限制性实施例在图3a
‑
3b中示出。如所示出的，将坯锭加热(a)从室温(T
室
)到预热温度，在此情况下，所述预热温度是冶金所需温度(T
MR
)或实现高机械特性所需的温度。如所示出的，冶金所需温度(T
MR
)超过溶线温度(T
溶线
)。还如所示出的，被称为t
mr
并且示出为(b)在图3a
‑
3b中的预热保持时间通常很长，以便溶解6xxx铝合金的大部分或甚至全部沉淀相。
[0017]如图3a
‑
3b中进一步所示，预热温度(T
MR
)低于初始熔融温度或T
固相线
，即不应发生共晶熔融。如图3a
‑
3b中所示，挤出工艺(下文更详细地描述)可导致产品的进一步加热。这种进一步加热通常应避免产品超过6xxx铝合金的初始熔融温度或T
固相线
。因此，预热温度通常比6xxx铝合金坯锭的初始熔融温度低至少10℉。在一个实施例中，预热温度比6xxx铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种6xxx挤出产品，其包括：0.2至2.0wt.％的Si；0.2至1.5wt.％的Mg；0.07至1.0wt.％的Mn；至多1.5wt.％的Bi；至多1.5wt.％的Sn；至多1.0wt.％的Cu；至多1.0wt.％的Zn；至多0.7wt.％的Pb；至多0.7wt.％的Fe；至多0.35wt.％的Cr；至多0.35wt.％的V；至多0.25wt.％的Zr；至多0.20wt.％的Ti；其余部分为铝、任选的偶存元素和杂质；其中所述6xxx挤出产品包括如从所述6xxx挤出产品的T/10至9T/10所测量的未重结晶的微观结构；其中所述未重结晶的微观结构包括至少50vol.％的未重结晶的晶粒；其中所述未重结晶的晶粒中的至少60％是纤维晶粒；其中所述纤维晶粒具有至少5:1的纵横比(晶粒长度/直径)；其中所述未重结晶的微观结构的平均晶粒大小不大于200微米。2.一种6xxx挤出产品，其包括：0.2至2.0wt.％的Si；0.2至1.5wt.％的Mg；至多1.5wt.％的Bi；至多1.5wt.％的Sn；至多1.0wt.％的Cu；至多1.0wt.％的Zn；少于0.07wt.％的Mn；至多0.7wt.％的Pb；至多0.7wt.％的Fe；至多0.35wt.％的Cr；至多0.35wt.％的V；至多0.25wt.％的Zr；至多0.20wt.％的Ti；其余部分为铝、任选的偶存元素和杂质；其中所述6xxx挤出产品包括如从所述6xxx挤出产品的T/10至9T/10所测量的重结晶的微观结构；其中所述重结晶的微观结构包括至少50vol.％的重结晶的晶粒；
其中所述重结晶的晶粒中的至少60％是纵横比不大于5:1(L:LT)的等轴晶粒；其中所述重结晶的微观结构的平均晶粒大小不大于200微米。3.根据权利要求1至2中任一项所述的6xxx挤出产品，其中所述6xxx挤出产品包括与常规6xxx挤出产品相比多至少1vol.％的立方体(ED)纹理；其中所述常规6xxx挤出产品是常规压淬的，并且具有相当的组成、产品形式、大小和回火。4.根据权利要求3所述的6xxx挤出产品，其中所述6xxx挤出产品包括与所述常规6xxx挤出产品相比多至少2vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少3vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少4vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少5vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少6vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少7vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少8vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少9vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少10vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少11vol.％的立方体(ED)纹理、或多至少12vol.％的立方体(ED)纹理或多至少13vol.％的立方体(ED)纹理。5.根据权利要求1至4中任一项所述的6xxx挤出产品，其中所述6xxx挤出产品包括最大ODF[001]纹理强度，其中所述最大ODF[001]纹理强度比常规6xxx挤出产品的最大ODF[001]纹理强度高至少10％；其中所述常规6xxx挤出产品是常规压淬的，并且具有相当的组成、产品形式、大小和回火。6.根据权利要求5所述的6xxx挤出产品，其中所述挤出6xxx挤出产品实现最大ODF[001]纹理强度，所述最大ODF[001]纹理强度比所述常规6xxx挤出产品的最大ODF[001]纹理强度高至少约20％、或高至少约40％、或高至少约40％、或高至少约60％、或高至少约80％、或高至少约100％、或高至少约120％、或高至少约140％、或高至少约160％、或高至少约180％、或高至少约200％、或高至少约220％、或高至少约240％、或高至少约260％、或高至少约300％、或高至少约340％、或高至少约360％、或高至少约380％、或高至少约400％、或高至少约420％、或高至少约440％、或高至少约460％、或高至少约480％或高至少约500％。7.一种挤出6026LF铝合金产品，其中所述挤出6026LF产品实现以下中的至少一项：(a)17vol.％的立方体(ED)纹理；以及(b)至少9.7的最大ODF[001]强度。8.根据权利要求7所述的挤出6026LF铝合金产品，其中所述6026LF产品实现至少18vol.％的立方体(ED)纹理或至少19vol.％的立方体(ED)纹理。9.根据权利要求7至8中任一项所述的挤出6026LF铝合金产品，其中所述挤出6026LF铝合金产品实现至少9.8、或至少10.0、或至少10.2、或至少10.4、或至少10.6、或至少10.8、或至少11.0、或至少11.2的最大ODF[001]强度。10.根据权利要求7至9中任一项所述的挤出6026LF铝合金产品，其中所述挤出6026LF产品实现比常规压淬6026LF挤出产品高至少5％的拉伸屈服强度(典型)(L)、或高至少10％的拉伸屈服强度(典型)(L)、或高至少15％的拉伸屈服强度(典型)(L)或高至少20％的拉伸屈服强度(典型)(L)；其中所述常规6026LF挤出产品是常规压淬的，并且具有相当的产品形式、大小和回火。11.根据权利要求7至10中任一项所述的挤出6026LF产品，其中所述挤出6026LF产品实
现至少54ksi、或至少55ksi、或至少56ksi或至少57ksi的拉伸屈服强度(典型)(L)。12.根据权利要求7至11中任一项所述的挤出6026LF产品，其中所述挤出6026LF产品实现至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％或至少10％的伸长率(典型)(L)。13.一种挤出6020铝合金产品，其中所述挤出6020产品实现以下中的至少一项：(a)17vol.％的立方体(ED)纹理；以及(b)至少3.6的最大ODF[001]强度。14.根据权利要求13所述的挤出6020铝合金产品，其中所述挤出6020产品实现至少18vol.％的立方体(ED)纹理、或至少19vol.％的立方体(ED)纹理、或至少20vol.％的立方体(ED)纹理、或至少21vol.％的立方体(ED)纹理、至少22vol.％的立方体(ED)纹理、或至少23vol.％的立方体(ED)纹理、至少24vol.％的立方体(ED)纹理、或至少25vol.％的立方体(ED)纹理、至少26vol.％的立方体(ED)纹理或至少27vol.％的立方体(ED)纹理。15.根据权利要求13至14中任一项所述的挤出6020铝合金产品，其中所述挤出6020铝合金产品实现至少3.8、或至少4.0、或至少4.2、或至少4.4、或至少4.6、或至少4.8、或至少5.0、或至少5.2、或至少5.4、或至少5.6、或至少5.8、或至少6.0、或至少6.2、或至少6.4、或至少6.6、或至少6.8或至少7.0的最大ODF[001]强度。16.根据权利要求13至15中任一项所述的挤出6020铝合金产品，其中所述挤出6020产品实现比常规压淬6020挤出产品高至少5％的拉伸屈服强度(典型)(L)、或高至少10％的拉伸屈服强度(典型)(L)、或高至少15％的拉伸屈服强度(典型)(L)或高至少20...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：奥科宁克技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：