專利名稱：：一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金及其制備方法。M狄鋁合金由于具有高強(qiáng)度、高韌度、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、耐腐蝕、加工性好、易于回收等特點(diǎn)，是現(xiàn)代社會(huì)所追求的、最有希望的金屬材料。廣泛應(yīng)用于交通、建材、航空、航天等民用及軍工領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有不可替代的重要作用。在西部開發(fā)、現(xiàn)代軌道交通、橋梁等應(yīng)用背景下，大跨度、高承力、特高型建筑物門窗與幕墻需要一種具有較高強(qiáng)度及良好延伸率的材料，6061鋁合金加工性能及延伸率等已經(jīng)不能滿足這種要求。美國(guó)ALcoa公司曾制備出6013鋁合金，該鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的耐蝕性。但由于6013鋁合金延伸率低、加工性能欠佳，所以其應(yīng)用一直受到限制，而且6013鋁合金中合金元素含量較高，主要指銅與鐵含量高，從而整體除鋁以外的合金含量總量較高，大大增加了材料成本，降低了其市場(chǎng)竟?fàn)幜?。為滿足工業(yè)型材市場(chǎng)要求，迫切需要設(shè)計(jì)出一種新鋁合金，控制其合金元素含量，主要是控制銅與鐵的含量，使其保持較高強(qiáng)度的同時(shí)大幅提高延伸率、加工性能及塑性。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高強(qiáng)度高延伸率的鋁合金。本發(fā)明的第二目的在于提供一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Mn、Zn、Ti和Al，各組分的重量百分比為Mg0.8-1.1%，Si0.55-0.85%,Mn0.1-0.3%，Zn0.1-0.3%,Ti<0.02%，其余為Al。所述鋁合金還進(jìn)一步包括Cu和Cr，其重量百分比為Cu《0.15%,Cr《0.1%。所述鋁合金還進(jìn)一步包括與制造過程有關(guān)的雜質(zhì)元素Fe，其重量百分比為Fe<0.3%。。含有Mg、Si、Mn、Zn、Ti和AL，各組分的重量百分比優(yōu)選為Mg1.0%，Si0.7%，Mn0.1%，Zn0.3%,Ti0.02%。一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，各組分的重量百分比優(yōu)選為Mg0.8-1.1%，Si0.59-0.85%,Mn0.1-0.22%,Zn0.2-0.3%，Ti0.02%，Cu0.12-0.15%,Cr0.09-0."/。一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)準(zhǔn)備配料；2)將上述配料熔煉，澆鑄成鑄錠，鑄錠經(jīng)均勻化退火，得到錠坯；3)將上述錠坯進(jìn)行熱擠壓成形，得到棒材；4)對(duì)所述棒材進(jìn)行固溶處理，得到高強(qiáng)度高延伸率鋁合金。所述步驟2)具體為將上述配料在坩堝電阻爐中熔煉，攪拌，免鑄成cj)95x400mm的鑄錠，鑄錠經(jīng)560。C均勻化退火，得到錠坯。所述步驟3)具體為將錠坯熱擠壓成棒材，擠壓比為25。所述步驟4)具體為對(duì)所述棒材進(jìn)行520°C固溶處理，人工時(shí)效200t:x3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。本發(fā)明所述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金、鋁合金6061和6013的成分及質(zhì)量比見表l;三者的最小抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明所述鋁合金主要是在6061鋁合金基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，從表1和表2可以看出，本發(fā)明鋁合金與6061鋁合金相比，降低了銅含量，更嚴(yán)格控制雜質(zhì)鐵的含量，適當(dāng)提高了錳與鋅的含量，優(yōu)化了鎂與硅及其二者的成分之比。本發(fā)明鋁合金由于舍銅較少，在抗腐蝕性和表面著色性方面也非常出色，并一定程度上降低了合金成本。另外，合金元素鎂、硅、鐵、錳及鋅的優(yōu)化，保證了本發(fā)明所述合金依然擁有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。而合適的Mg/Si比，又很好的保證其塑性，使其能夠取應(yīng)用于薄壁、復(fù)雜斷面及高耐蝕性能的工業(yè)型材之中。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Mn、Zn、Ti和Al,各組分的重量百分比為Mgl.0%,SiO.7%,Mn0.1%,Zn0.3%，Ti0.02%,其余為Al,與制造過程有關(guān)的雜質(zhì)Fe,其重量百分比控制為Fe《0.3%。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)按照上述配比準(zhǔn)備配料，在坩堝電阻爐中熔煉，熔煉溫度為800。C，充分?jǐn)嚢?，澆鑄成(l)95x300mm的鑄錠，充分冷卻后取樣經(jīng)DTA分析合金固液相溫度，在箱式爐內(nèi)進(jìn)行均勻化退火，均勻化溫度為560°C,時(shí)間為8h。2)熱擠壓成形錠坯均勻化退火后，將錠坯加熱到480。C,使用800KN擠壓機(jī)的極限載荷，擠壓筒移動(dòng)速度為8咖/S，將其擠壓成特定尺寸的棒材，表面經(jīng)機(jī)加工成小88x300咖圓棒，擠壓比為25。3)固溶處理擠壓成型的棒材進(jìn)行520。C固溶處理，人工時(shí)效200。Cx3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的性能如下人工時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):305;屈服強(qiáng)度(MPa):260;伸長(zhǎng)率(%):16;自然時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):270;屈服強(qiáng)度(MPa):200;伸長(zhǎng)率(％):18。實(shí)施例2一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Cu、Mn、Zn、Ti、Cr和Al,各組分的重量百分比為Mg0.91%,Si0.59%,Cu0.12%，Mn0.22%,ZnO.26%,TiO.02%,CrO.09%,其余為Al，與制造過程有關(guān)的雜質(zhì)Fe，其重量百分比控制為Fe《0.3%。。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)按照上述配比準(zhǔn)備配料，配料在坩堝電阻爐中熔煉，充分?jǐn)嚢?，澆鑄成(j)95x300mm的鑄錠，充分冷卻后取樣經(jīng)DTA分析合金固液相溫度，在箱式爐內(nèi)進(jìn)行均勻化退火，均勻化溫度為560。C，時(shí)間為8h。2)熱擠壓成形錠坯均勻化退火后，將錠坯加熱到480'C，使用800KN擠壓機(jī)的極限載荷，擠壓筒移動(dòng)速度為8mm/S，將其擠壓成特定尺寸的棒材，表面經(jīng)機(jī)加工成cj)88x300咖圓棒，擠壓比為25。3)固溶處理擠壓成型的棒材進(jìn)行52(TC固溶處理，人工時(shí)效200。Cx3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的性能如下人工時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):310;屈服強(qiáng)度(MPa):265;伸長(zhǎng)率(％):17;自然時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):275;屈服強(qiáng)度(MPa):205;伸長(zhǎng)率(%):22。實(shí)施例3一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Cu、Mn、Zn、Ti、Cr和Al，各組分的重量百分比為Mg1.1%,Si0.85%,Cu0.15%,Mn0.10%,Zn0.20%，Ti0.02%，CrO.1%,其余為A1，與制造過程有關(guān)的雜質(zhì)Fe，其重量百分比控制為Fe《0.3%。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)按照上述配比準(zhǔn)備配料，配料在坩堝電阻爐中熔煉，充分?jǐn)嚢?，澆鑄成(J)95x300咖的鑄錠，充分冷卻后取樣經(jīng)DTA分析合金固液相溫度，在箱式爐內(nèi)進(jìn)行均勻化退火，均勻化溫度為560'C,時(shí)間為8h。2)熱擠壓成形錠坯均勻化退火后，將錠坯加熱到480。C，使用800KN擠壓機(jī)的極限載荷，擠壓筒移動(dòng)速度為8mm/S,將其擠壓成特定尺寸的棒材，表面經(jīng)機(jī)加工成c[)88x300mm圓棒，擠壓比為25。3)固溶處理擠壓成型的棒材進(jìn)行520r固溶處理，人工時(shí)效200。Cx3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的性能如下人工時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):330;屈服強(qiáng)度(MPa):275;伸長(zhǎng)率(%):16;自然時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):280;屈服強(qiáng)度(MPa):225;伸長(zhǎng)率(%):19。實(shí)施例4一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Cu、Mn、Zn、Ti、Cr和Al，各組分的重量百分比為Mg0.8%，Si0.85%，Cu0.15%,Mn0.10%,Zn0.30%，Ti0.02%,CrO.1%,其余為Al，與制造過禾呈有關(guān)的雜質(zhì)Fe,其重量百分比控制為Fe《0.3%。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)按照上述配比準(zhǔn)備配料，配料在坩堝電阻爐中熔煉，充分?jǐn)嚢?，澆鑄成cl)95x300咖的鑄錠，充分冷卻后取樣經(jīng)DTA分析合金固液相溫度，在箱式爐內(nèi)進(jìn)行均勻化退火，均勻化溫度為560。C,時(shí)間為8h。2)熱擠壓成形錠坯均勻化退火后，將錠坯加熱到480。C，使用800KN擠壓機(jī)的極限載荷，擠壓筒移動(dòng)速度為8咖/S，將其擠壓成特定尺寸的棒材，表面經(jīng)機(jī)加工成(|>88x300mm圓棒，擠壓比為25。3)固溶處理擠壓成型的棒材進(jìn)行52(TC固溶處理，人工時(shí)效200。Cx3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。上述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的性能如下人工時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):305;屈服強(qiáng)度(MPa):260;伸長(zhǎng)率(%):17;自然時(shí)效狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度(MPa):265;屈服強(qiáng)度(MPa):205;伸長(zhǎng)率(％):20。權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，其特征在于含有Mg、Si、Mn、Zn、Ti和Al，各組分的重量百分比為Mg0.8-1.1％，Si0.55-0.85％，Mn0.1-0.3％，Zn0.1-0.3％，Ti≤0.02％，其余為Al。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，其特征在于所述鋁合金還進(jìn)一步包括Cu和Cr，其重量百分比為CiKO.15%,Cr《0.1%。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，其特征在于所述鋁合金還進(jìn)一步包括與制造過程有關(guān)的雜質(zhì)元素Fe，其重量百分比為F"O.3%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，其特征在于Mg、Si、Mn、Zn、Ti進(jìn)一步的重量百分比為Mg1.0%，Si0.7%,Mn0.1%,Zn0.3%，Ti0.02%,5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，其特征在于Cu和Cr進(jìn)一步的重量百分比為Cu0.12-0.15%,Cr0.09-0.1%。6、一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，包括以下步驟1)準(zhǔn)備如權(quán)利要求1所述各配料；2)將上述配料熔煉，洗鑄成鑄錠，鑄錠經(jīng)均勻化退火，得到錠坯；3)將上述錠坯進(jìn)行熱擠壓成形，得到棒材；4)對(duì)所述棒材進(jìn)行固溶處理，得到高強(qiáng)度高延伸率鋁合金。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，其特征在于所迷步驟2)具體為將上述配料在坩堝電阻爐中熔煉，攪拌，澆鑄成4)95x400mm的鑄錠，鑄錠經(jīng)560。C均勻化退火，得到錠坯。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，其特征在于所述步驟3)具體為將錠坯熱擠壓成棒材，擠壓比為25。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金的制備方法，其特征在于所述步驟4)具體為對(duì)所述棒材進(jìn)行520'C固溶處理，人工時(shí)效200'Cx3小時(shí)，或者自然時(shí)效72小時(shí)。全文摘要本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度高延伸率鋁合金及其制備方法。所述高強(qiáng)度高延伸率鋁合金，含有Mg、Si、Mn、Zn、Ti和Al，各組分的重量百分比為Mg0.8-1.1％，Si0.55-0.85％，Mn0.1-0.3％，Zn0.1-0.3％，Ti≤0.02％，其余為Al。本發(fā)明所述鋁合金降低了銅含量，更嚴(yán)格控制雜質(zhì)鐵的含量，適當(dāng)提高了錳與鋅的含量，優(yōu)化了鎂與硅及其二者的成分之比，降低了合金成本，保證了本發(fā)明所述合金依然擁有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度、很好的塑性，使其能夠取應(yīng)用于薄壁、復(fù)雜斷面及高耐蝕性能的工業(yè)型材之中。文檔編號(hào)C22C21/02GK101624670SQ200910112338公開日2010年1月13日申請(qǐng)日期2009年8月5日優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日發(fā)明者黨小荔,周本國(guó),廖儒福,張國(guó)鵬,易丹青,李文意,楊伏良,林光磊,王蔚臻,鄭云鵬,閔愛武,偉陳,政馬申請(qǐng)人:福建省南平鋁業(yè)有限公司;中南大學(xué)