一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法，該鋁合金型材由以下質(zhì)量百分比的元素組成：Si0.2-0.4、Cu1.6-2.2、Mg2.8-3.4、Zn4.5-5.5、Cr0.25-0.35、Fe0.1-0.2、Mn0.15-0.25、Ti0.05-0.1、In0.07-0.12、Pb0.04-0.08、Cd0.03-0.06、Zr0.02-0.05、B0.004-0.008、Y0.03-0.06、Lu0.02-0.04，余量為Al。本發(fā)明鋁合金型材綜合性能優(yōu)異，不僅具有很高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還具有很好的抗疲勞性能，抗拉強(qiáng)度≥580MPa，屈服強(qiáng)度≥420MPa，伸長(zhǎng)率≥10%，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法，屬于鋁合金材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金型材是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，因其密度低，比強(qiáng)度高，彈性好，抗沖擊性能良好、耐腐蝕，高導(dǎo)電，高導(dǎo)熱，易表面著色，易加工，可回收再生等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶、建筑、裝修、及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金型材從僅要求強(qiáng)度向強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度、韌性的綜合性能方向發(fā)展。目前市場(chǎng)上的鋁合金型材種類繁多，有的呈現(xiàn)高的強(qiáng)度，或者高的抗疲勞性，但是不能同時(shí)達(dá)到高強(qiáng)度高抗疲勞性的綜合性能。因此，急需開發(fā)一種同時(shí)具有高強(qiáng)度高抗疲勞性的鋁合金型材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法。該鋁合金型材綜合性能優(yōu)異，不僅具有很高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還具有很好的抗疲勞性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述 目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)將鋁錠、鋅錠、鎂錠、廢鋁投入熔煉爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度730-750°C，待其熔清80%以上時(shí)，投入銅錠、Al-Cr、Al-Zr等中間合金，待其全部熔化后，調(diào)整溫度至745-765°C，加入熔體重量0.2-0.3%的六氯乙烷和0.2-0.3%的硝酸鈉精煉15-20min，精煉后電磁攪拌10-15min，靜置20_30min，然后調(diào)整溫度至750_770°C，加入Al-T1-B-Y中間合金，保溫5-10min，扒渣，取樣分析，嚴(yán)格控制鋁合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求:Si 0.2-0.4、Cu 1.6-2.2、Mg 2.8-3.4、Zn 4.5-5.5、Cr 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2、Mn0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、In 0.07-0.12、Pb 0.04-0.08、Cd 0.03-0.06、Zr 0.02-0.05、B0.004-0.008、Y 0.03-0.06、Lu 0.02-0.04，余量為 Al ；
(2)采用半連續(xù)直接水冷鑄造方法進(jìn)行鑄造，鑄造溫度為725-755°C，鑄造速度75-95mm/min，冷卻水壓 0.25-0.35MPa，冷卻水流量為 1700-1900 L/min ；
(3)對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理:先以200-250°C/h升溫至440-480°C，保溫4_8h，再以 100-150°C /h 降溫至 180-220°C，保溫 l_2h，再以 80-120°C /h 升溫至 380_420°C，保溫3-6h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至220-260°C，保溫2_3h，然后以100_150°C /h升溫至490_520°C，保溫5-10h，水霧冷卻至210-240°C，保溫2_3h，然后以120_160°C /h升溫至440_480°C，保溫4_6h，然后以100-150°C /h降溫至180-220°C，保溫l_2h，空冷至室溫；
(4)將上述均勻化處理后的鑄錠加熱至470-490°C，然后放入預(yù)熱至485-505°C的模具中用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為14-18m/min，出模溫度為510_530°C ；(5)將上述擠壓成型的鋁合金型材強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至160-220°C，然后以100-150°C/h升溫至420-460°C，保溫 2-3h，再以 80-120°C /h 降溫至 220_260°C /h，保溫 4_8h，然后放入 0-5°C冰鹽水中降溫至50°C以下；
(6)對(duì)鋁合金型材進(jìn)行時(shí)效處理:先以80-90°C/h升溫至160-180°C，保溫8-12h，再以40-500C /h降溫至70-80°C，保溫15_20h，空冷至室溫，然后以45_55°C /h升溫至90-110°C，保溫12-16h，空冷至室溫，然后以35-45°C /h升溫至70_8(TC，保溫15_20h，空冷至室溫，然后以40-50°C /h升溫至80-90°C，保溫14_18h，再以50_60°C /h升溫至180_200°C，保溫5-10h，再以60-70°C /h降溫至65-75°C，保溫16_22h，空冷至室溫。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過(guò)Cu、Mg、Zn元素的含量,添加適量的In、Pb、Cd、Zr等元素以及微量的Y、Lu稀土元素，不僅可以增大強(qiáng)化相的析出密度，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，還能形成與基體共格的彌散相保持形變回復(fù)亞晶組織，形變熱處理改善析出相的分布均勻性，可以有效提高疲勞裂紋擴(kuò)展阻力，從而達(dá)到同時(shí)提升合金的強(qiáng)度和抗疲勞性能。本發(fā)明鋁合金型材綜合性能優(yōu)異，不僅具有很高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還具有很好的抗疲勞性能，抗拉強(qiáng)度> 580MPa，屈服強(qiáng)度≥420MPa,
伸長(zhǎng)率> 10%，應(yīng)用前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0006]一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(O將鋁錠、鋅錠、鎂錠、廢鋁投入熔煉爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度740°c，待其熔清80%以上時(shí)，投入銅錠、Al-Cr、Al-Zr等中間合金，待其全部熔化后，調(diào)整溫度至755°C，加入熔體重量0.3%的六氯乙烷和0.2%的硝酸鈉精煉20min，精煉后電磁攪拌15min，靜置30min，然后調(diào)整溫度至760V，加入Al-T1-B-Y中間合金，保溫lOmin，扒渣，取樣分析，嚴(yán)格控制鋁合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求:Si 0.2-0.4、Cu 1.6-2.2、Mg 2.8-3.4、Zn 4.5-5.5、Cr 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2、Mn 0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、In 0.07-0.12、Pb
0.04-0.08,Cd 0.03-0.06,Zr 0.02-0.05,B 0.004-0.008、Y 0.03-0.06、Lu 0.02-0.04，余量為Al ；
(2)采用半連續(xù)直接水冷鑄造方法進(jìn)行鑄造，鑄造溫度為745°C，鑄造速度85mm/min，冷卻水壓0.3MPa，冷卻水流量為1850 L/min ；
(3)對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理:先以250°C/h升溫至480°C，保溫4h，再以150°C /h降溫至180°C，保溫lh，再以120°C /h升溫至420°C，保溫3h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至240°C，保溫2h，然后以150°C /h升溫至520°C，保溫5h，水霧冷卻至220°C，保溫2h，然后以160°C /h升溫至460°C，保溫5h，然后以150°C /h降溫至180°C，保溫lh，空冷至室溫；
(4)將上述均勻化處理后的鑄錠加熱至480°C，然后放入預(yù)熱至495°C的模具中用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為16m/min，出模溫度為520°C ；
(5)將上述擠壓成型的鋁合金型材強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至180°C，然后以150°C/h升溫至460°C，保溫2h，再以120°C /h降溫至250°C /h，保溫6h，然后放入2°C冰鹽水中降溫至50°C以下；
(6)對(duì)鋁合金型材進(jìn)行時(shí)效處理:先以90°C/h升溫至180°C，保溫8h，再以50°C /h降溫至80°C，保溫15h，空冷至室溫，然后以55°C /h升溫至110°C，保溫12h，空冷至室溫，然后以45°C /h升溫至80°C，保溫15h，空冷至室溫，然后以50°C /h升溫至90°C，保溫14h，再以600C /h升溫至200°C，保溫5h，再以70°C /h降溫至65°C，保溫22h，空冷至室溫。
[0007]經(jīng)檢驗(yàn)，上述制得的鋁合金型材化學(xué)成分為:Si 0.32%、Cu 1.91%、Mg 3.16%、Zn
5.32%、Cr 0.32%、Fe 0.12%、Mn 0.19%、Ti 0.063%、In 0.094%、Pb 0.074%、Cd 0.048%、Zr
0.034%, B 0.0065%、Y 0.046%, Lu 0.033%，余量為 Al ;力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度 602MPa，屈服強(qiáng)度456MPa，伸長(zhǎng) 率11.8%。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)高抗疲勞鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將鋁錠、鋅錠、鎂錠、廢鋁投入熔煉爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度730-750°C，待其熔清80%以上時(shí)，投入銅錠、Al-Cr、Al-Zr等中間合金，待其全部熔化后，調(diào)整溫度至745-765°C，加入熔體重量0.2-0.3%的六氯乙烷和0.2-0.3%的硝酸鈉精煉15-20min，精煉后電磁攪拌10-15min，靜置20_30min，然后調(diào)整溫度至750_770°C，加入Al-T1-B-Y中間合金，保溫5-10min，扒渣，取樣分析，嚴(yán)格控制鋁合金溶液的各元素成分的重量百分比符合下列要求:Si 0.2-0.4、Cu 1.6-2.2、Mg 2.8-3.4、Zn 4.5-5.5、Cr 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2、Mn.0.15-0.25、Ti 0.05-0.1、In 0.07-0.12、Pb 0.04-0.08、Cd 0.03-0.06、Zr 0.02-0.05、B.0.004-0.008、Y 0.03-0.06、Lu 0.02-0.04，余量為 Al ； (2)采用半連續(xù)直接水冷鑄造方法進(jìn)行鑄造，鑄造溫度為725-755°C，鑄造速度.75-95mm/min，冷卻水壓 0.25-0.35MPa，冷卻水流量為 1700-1900 L/min ； (3)對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理:先以200-250°C/h升溫至440-480°C，保溫4_8h，再以 100-150°C /h 降溫至 180-220°C，保溫 l_2h，再以 80-120°C /h 升溫至 380_420°C，保溫3-6h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至220-260°C，保溫2_3h，然后以100_150°C /h升溫至490_520°C，保溫5-10h，水霧冷卻至210-240°C，保溫2_3h，然后以120_160°C /h升溫至440_480°C，保溫.4_6h，然后以100-150°C /h降溫至180-220°C，保溫l_2h，空冷至室溫； (4)將上述均勻化處理后的鑄錠加熱至470-490°C，然后放入預(yù)熱至485-505°C的模具中用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為14-18m/min，出模溫度為510_530°C ； (5)將上述擠壓成型的鋁合金型材強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至160-220°C，然后以100-150°C/h升溫至.420-460°C，保溫 2-3h，再以 80-120°C /h 降溫至 220_260°C /h，保溫 4_8h，然后放入 0-5°C冰鹽水中降溫至50°C以下； (6)對(duì)鋁合金型材進(jìn)行時(shí)效處理:先以80-90°C/h升溫至160-180°C，保溫8-12h，再以.40-500C /h降溫至70-80°C，保溫15_20h，空冷至室溫，然后以45_55°C /h升溫至90-110°C，保溫12-16h，空冷至室溫，然后以35-45°C /h升溫至70_8(TC，保溫15_20h，空冷至室溫，然后以40-50°C /h升溫至80-90°C，保溫14_18h，再以50_60°C /h升溫至180_200°C，保溫.5-10h，再以60-70°C /h降溫至65-75°C，保溫16_22h，空冷至室溫。
【文檔編號(hào)】C22C21/10GK103924138SQ201410090845
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】劉長(zhǎng)頌 申請(qǐng)人:淮北銀豐鋁業(yè)有限公司