【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金加工，涉及一种抗压溃铝合金型材及其制备方法。
技术介绍
1、随着人类经济社会的不断高速发展，能源问题、环境问题不断涌现，绿色低碳环保可持续发展成为了当今社会的发展方向。机动车耗油量在原油总消费量中占有相当比重，快速发展的汽车工业不仅对我国的石油供应提出了巨大挑战，同时汽车尾气的排放也对环境带来了前所未有的压力。轻量化是汽车产业实现节能减排的一项重要手段。
2、al-mg-si合金属于可热处理强化铝合金，具有比强度高，成形性良好和耐腐蚀优异以及可焊性高等优点，是实现汽车轻量化的关键材料，目前在(汽车车身)结构件上得到了广泛应用，如：车身覆盖件、发动机活塞、防撞梁及保险杆等。但不同部件其服役的情况各不相同，除了提高材料的常规力学性能外，还需针对部件的不同服役条件，提高其对应服役条件下的相关性能，例如：新能源汽车电池托盘和汽车防撞梁等关键安全结构件，在服役条件下可能会受到外界的猛烈碰撞而破碎而带来严重的人员与财产损失。因而，对此类工况条件下使用的铝合金，其抗冲击吸能性能尤为重要。目前，工业生产中主要的关注点仍集中在铝合金的强度，对铝合金的抗冲击吸能性能鲜有研究。材料的抗冲击性能不仅与材料的强度相关，材料的微观组织对其抗冲击吸能性能也至关重要。因此开发一种中强高抗压溃性能al-mg-si铝型材对提高结构件安全性，推动轻量化具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种有效改善al-mg-si合金的弯曲韧性和抗压溃性
2、本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
3、一种抗压溃铝合金型材，所述铝合金挤压材料含有如下质量百分比的化学成分：0.75-0.95％ mg、0.40-0.55％ si、0.15-0.35％fe、0-0.05％ mn、0-0.05％ cr、0-0.10％ti，0-0.15％杂质，余量为铝；
4、且1.43≤mg/sifree≤2.0，其中sifree＝si-0.3×(mn+fe+cr)。
5、在上述的一种抗压溃铝合金型材中，mn+cr≤0.05wt％。
6、在上述的一种抗压溃铝合金型材中，杂质中单个杂质元素含量≤0.05％。
7、mg和si为6系合金的主要添加元素，在时效过程中相互作用析出形成gp区、β”、β’和β相等第二相粒子，强化基体。根据最新研究al-mg-si合金在时效过程中的析出相演变规律如下：过饱和固溶体→gp区→β”→β’(b’,u1,u2)→β。其中β”和β’相是主要的强化析出相；β相为平衡相，和铝基体是非共格的关系，强化效果有限。
8、在6系合金成分中常常把β(mg2si)相认为是合金中的主要强化析出相，从而以mg/sifree原子比＝2:1作为mg、si配比设计的原则。由上述分析可知这是一个误区，因为在al-mg-si合金主要存在的强化相是β”和β’相，它们的mg/sifree原子比为5/6和5/3。合理的成分设计应该参考β”和β’相的原子比，即mg/sifree原子比＝5:6、5:3，换算成质量比则为0.71:1、1.43:1(mg的相对原子质量为24，si的相对原子质量为28)。在al-mg-si合金成分设计中，如果mg/sifree合金配比低于1.43，则可能会有过剩的si存在铝基体中，过剩的si易于在晶界上偏析析出，降低晶界结合力，同时也容易造成应力集中成为变形过程中裂纹萌生的源头，对合金的塑性和变形吸能效果都有损害。为了彻底防止si过剩，本专利技术取mg/sifree质量比＝1.43作为mg/si比的设计下限，同时一定的过剩mg有助于提高合金的热稳定性；设定mg/sifree质量比＝2作为上限，这是为了规避mg/sifree比如果过高造成mg过剩太多，因为过多的mg会降低合金的可挤压性(随着合金mg/sifree值的加大，合金应变硬化指数增大，合金加工成型性降低)和带来高的淬火敏感性，不利于大规模量产。
9、挤出成型是一个外部做功材料发生变形的过程，随着变形的增加，材料会累积大量的变形能，当变形储能达到一定临界值(≥再结晶激活能)时，材料将发生再结晶。mn/cr能和al形成亚微米级的弥散析出相，这些弥散相抑制加工过程中的再结晶，提高再结晶激活能，降低再结晶晶核形核数量，从而抑制再结晶。当mn＞0.05％，cr＞0.05％时，先是形成晶粒粗大且不均匀的再结晶组织，进一步提升mn、cr含量则会形成“粗晶层/变形组织/粗晶层”的三明治结构，均达不到本专利要求的细小均匀的再结晶组织，所以本专利技术控制mn和cr的最佳含量(按质量计)为：mn≤0.05％，cr≤0.05％，mn+cr≤0.05wt.％。
10、fe一般作为杂质，其在铸造过程中容易形成含fe的微米级结晶相，这种比较大的相在后续变形中能够通过psn机制促进再结晶，降低再结晶激活能，增加再结晶晶核数量，从而达到细化再结晶晶粒的目的。当fe＜0.15％时，促进再结晶效果不明显，当fe＞0.35％时，粗大的含fe结晶相含量太高，由于其常常作为裂纹萌生源，所以会降低材料的韧性，所以本专利技术控制fe的最佳含量(按质量计)为：0.15％≤fe≤0.35％。
11、本专利技术还提供了一种上述抗压溃铝合金型材的制备方法，所述方法包括如下步骤：
12、s1、将合金原料进行熔铸后进行均质处理；
13、s2、然后经冷却处理后进行预热，再在模具中进行挤压；
14、s3、挤压完成后进行淬火，再进行冷却处理，最后进行时效处理。
15、在上述一种抗压溃铝合金型材的制备方法中，步骤s1均质处理中温度为570-585℃，时间为8-16h。
16、在上述一种抗压溃铝合金型材的制备方法中，步骤s2预热温度为420-480℃。
17、在上述一种抗压溃铝合金型材的制备方法中，步骤s2模具工作带总长度＝(5～20)×壁厚。
18、作为优选，工作带总长度＝(6～10)×壁厚。
19、在上述一种抗压溃铝合金型材的制备方法中，步骤s2模具工作带入料端含阻碍角，阻碍角角度为3-5°，阻碍角长度占总工作带长度30-70％。
20、一般挤出模具工作带长度的设计原则是1.5-3.5×壁厚。本专利技术为了获得更细小均匀的再结晶组织，选择了增加工作带的总长度和阻碍角设计的方式来增加挤出过程中的变形储能，因为这都会增加型材表面和模具的摩擦，从而增加变形。更大的变形和变形储能为后续的再结晶提供了更低的再结晶激活能和更多的再结晶晶核数量，导致了更加细小均匀的再结晶晶粒组织。综合考虑可挤压性，本专利技术更优选，a工作带总长度＝(6-10)*壁厚；b工作带入料端设计阻碍角，阻碍角角度3～5°，阻碍角长度占总工作带长度40％～60％。
21、在上述一种抗压溃铝合金型材的制备方法中，步骤s3淬火温度为530-580℃。
22、在上述一种抗压溃铝合金型材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，所述铝合金挤压材料含有如下质量百分比的化学成分：0.75-0.95％Mg、0.40-0.55％Si、0.15-0.35％Fe、0-0.05％Mn、0-0.05％Cr、0-0.10％Ti，0-0.15％杂质，余量为铝；
2.根据权利要求1所述的一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，Mn+Cr≤0.05wt％。
3.根据权利要求1所述的一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，杂质中单个杂质元素含量≤0.05％。
4.一种如权利要求1所述抗压溃铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤S2模具工作带总长度＝(5～20)×壁厚。
6.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤S2模具工作带入料端含阻碍角，阻碍角角度为3-5°，阻碍角长度占总工作带长度30-70％。
7.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于
8.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤S2预热温度为420-480℃。
9.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤S3淬火温度为530-580℃。
10.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤S3时效处理温度为190-220℃，时间为4-12h。
...【技术特征摘要】
1.一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，所述铝合金挤压材料含有如下质量百分比的化学成分：0.75-0.95％mg、0.40-0.55％si、0.15-0.35％fe、0-0.05％mn、0-0.05％cr、0-0.10％ti，0-0.15％杂质，余量为铝；
2.根据权利要求1所述的一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，mn+cr≤0.05wt％。
3.根据权利要求1所述的一种抗压溃铝合金型材，其特征在于，杂质中单个杂质元素含量≤0.05％。
4.一种如权利要求1所述抗压溃铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种抗压溃铝合金型材的铝合金挤压材料的制备方法，其特征在于，步骤s2模具工作带总长度＝(5～20)×壁厚。
6.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李华兵，刘灿威，孙玉玲，冉青荣，张鸿，冯孟奇，曾祥勇，孔昌昌，
申请(专利权)人：宁波信泰机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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