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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金,具体是一种6×××系高强高韧角铝型材及其制备方法。
技术介绍
1、6×××系铝合金主要以mg和si为主要的合金元素,时效过程中通过析出mg2si提升合金强度。目前,因6系铝合金密度低,强度高,易加工成型等优点,已经被广泛用于建筑行业和交通运输领域。而角型材用途广泛,凡是有大角度弯曲的位置均能使用。如果采用板材弯曲的方法制备,具有加工工艺复杂、使用性能降低的缺点,因此一般采用一次成型技术,简化工艺,提升生产效率,提高力学性能。
2、在航空航天和汽车制造领域,因角铝具有轻质、高强和耐腐性的特点,被广泛应用于飞机零部件和航天器外壳及结构件,汽车车身发动机零部件、悬挂系统等。随着航空航天、汽车制造、建筑领域的不断发展,对材料的要求越来越高,要求所用的铝合金角型材强度提高,具备高强的特性,同时还要求耐蚀性及塑性保持较高水准,不下降。
3、一直以来,提高铝合金的强度往往是牺牲塑性和耐蚀性为代价的,而新型的铝合金角型材需要提高强度,保持较高塑性及耐腐蚀性,需要对合金成分进一步设计、制备加工工艺进一步优化。7系铝合金虽然强度提升,但是塑性成型困难且耐蚀性下降,因此还要考虑在传统6系铝合金基础上进一步研发,制备成高品质的铝合金角型材,满足新一代航空航天及新能源汽车制造的需要。
4、综上所述,现有的技术主要的问题是:使传统的6系铝合金制备的角型材强度升高且保证塑性及耐蚀性,这就要求重新进行成分设计,增加微合金成分,控制合金晶粒度,优化型材的挤压工艺及热处理工艺,保证质量的基础上尽可能提升生产
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种6×××系高强高韧角铝型材及其制备方法。
2、为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:
3、一种6×××系高强高韧角铝型材,其合金成分按重量百分比计,由以下几个成分组成:
4、mg0.9~1.3%、si0.8~1.2%、cu0.5~0.9%、mn0.3~0.7%、cr0.1~0.3%、zr0.1~0.3%、er0.1~0.3%、fe<0.2%、ti<0.1%,余量为al和其他杂质,单个杂质含量不超过0.05%。
5、作为本专利技术进一步的技术方案,合金采用的元素要求为纯al和纯mg,其他为中间合金的形式加入,所述纯al的纯度为99.85%,所述纯mg的纯度为99.9%。
6、本专利技术实施例的另一目的在于提供一种如上述的6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,包括以下步骤:
7、合金进行熔炼与铸造,将纯al和所有中间合金一起熔炼,熔炼温度为750℃~780℃,熔炼时采用氩气旋转喷吹精炼,轮子转速为300~450rpm,氩气流量为120~200slpm,精炼时间为10~20min,精炼结束后,待温度降至720~740℃,加入纯mg按照3~5%的比例计算烧损,待纯mg完全熔化后,开始浇铸,浇铸时用al-ti5-b1丝作为形核剂细化晶粒,温度为700~720℃,最后铸成直径为300~400mm的铝合金圆柱锭,铸锭的晶粒等级为4~5级。
8、作为本专利技术进一步的技术方案,将熔铸的铝合金圆柱锭在200~260℃温度下进行去应力退火,保温时间为2~4h。
9、作为本专利技术进一步的技术方案,将去应力退火后的铝合金圆柱锭进行机械加工,包括锯头,切削圆周表面,切削量为0.5~1mm。
10、作为本专利技术进一步的技术方案,将机械加工后的铝合金圆柱锭进行均匀化退火,退火温度为520~550℃,保温10~14h,加热速率为20~40℃/h。
11、作为本专利技术进一步的技术方案,均匀化退火后的铝合金圆柱锭温度降至500~520℃时,直接在挤压机上进行角型材制备,模具加热温度为480~490℃,盛锭筒温度为410~440℃,挤压速率为1~3m/min。
12、作为本专利技术进一步的技术方案,挤压成型的铝型材在线穿水淬火,穿水后温度降至40~70℃,进行预拉伸矫直,拉伸变形量为1~3%。
13、作为本专利技术进一步的技术方案,将预拉伸后的铝合金板材在2h时间内进行时效处理,时效温度为165~195℃,保温时间为4~10h。
14、通过上述步骤,制备的铝型材抗拉强度为400~430mpa,屈服强度为345~380mpa,伸长率≥8%,issrt<0.3,晶间腐蚀敏感性≤13毫克/平方厘米。
15、与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:
16、在传统6系铝合金基础上,提高了主加元素mg和si的含量,调控mg/si比,提升固溶强化及时效强化效果,添加了cu、mn、cr元素,起到固溶强化效果的同时,降低fe元素的危害作用,提升耐腐蚀性,还能使合金在挤压过程中提高焊合性,间接提升合金的力学性能。添加zr和er,使合金晶粒得到细化的同时,还能在均匀化退火过程中析出纳米级弥散粒子,起到弥散强化作用,提高合金综合性能。
17、本专利技术将传统挤压加热过程和均匀化退火工艺合并,节省加热时间,降低能耗,实现节能增效的效果。采用在线淬火后在40~70℃范围内预拉伸实现变形均匀避免型材出现尺寸误差,2h之内进行时效处理,避免自然时效过程太长,降低人工时效的效果。最终制备的铝合金角型材强度提高,塑性和耐腐蚀性没有明显下降,综合性能优良,能够应用于受力高和恶劣环境下使用。如海洋环境中的飞机零部件、受力较大的建筑工程领域等。
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1.一种6×××系高强高韧角铝型材,其特征在于,其合金成分按重量百分比计,由以下几个成分组成:
2.根据权利要求1所述的一种6×××系高强高韧角铝型材,其特征在于,合金采用的元素要求为纯Al和纯Mg,其他为中间合金的形式加入,所述纯Al的纯度为99.85%,所述纯Mg的纯度为99.9%。
3.一种如权利要求2所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将熔铸的铝合金圆柱锭在200~260℃温度下进行去应力退火,保温时间为2~4h。
5.根据权利要求4所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将去应力退火后的铝合金圆柱锭进行机械加工,包括锯头,切削圆周表面,切削量为0.5~1mm。
6.根据权利要求5所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将机械加工后的铝合金圆柱锭进行均匀化退火,退火温度为520~550℃,保温10~14h,加热速率为20~40℃/h。
7.根据权
8.根据权利要求7所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,挤压成型的铝型材在线穿水淬火,穿水后温度降至40~70℃,进行预拉伸矫直,拉伸变形量为1~3%。
9.根据权利要求8所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将预拉伸后的铝合金板材在2h时间内进行时效处理,时效温度为165~195℃,保温时间为4~10h。
...【技术特征摘要】
1.一种6×××系高强高韧角铝型材,其特征在于,其合金成分按重量百分比计,由以下几个成分组成:
2.根据权利要求1所述的一种6×××系高强高韧角铝型材,其特征在于,合金采用的元素要求为纯al和纯mg,其他为中间合金的形式加入,所述纯al的纯度为99.85%,所述纯mg的纯度为99.9%。
3.一种如权利要求2所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将熔铸的铝合金圆柱锭在200~260℃温度下进行去应力退火,保温时间为2~4h。
5.根据权利要求4所述的一种6×××系高强高韧角铝型材的制备方法,其特征在于,将去应力退火后的铝合金圆柱锭进行机械加工,包括锯头,切削圆周表面,切削量为0.5~1mm。
6.根据权利要求5所述的一种6×...
【专利技术属性】
技术研发人员:董璐,纪宏超,褚艳涛,张建政,王新海,李可,张玉龙,张振,
申请(专利权)人:山东天衢铝业有限公司,
类型:发明
国别省市:
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