一種高成型性Al-Mg-Si合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種高成型性Al-Mg-Si合金及其生產(chǎn)工藝，本發(fā)明在原Al-Mg-Si合金中添加變質(zhì)劑Al-10Sr，其生產(chǎn)工藝包括以下步驟：步驟1，熔煉與鑄造；步驟2，鑄造均勻化，其中均勻化控溫精度為±10℃，初步均勻化參數(shù):(530～580℃)/(3～8h)；步驟3，擠壓；步驟4，時(shí)效，其中，時(shí)效工藝為(130～180℃)/(3～8h)；步驟5，固溶時(shí)效，其中，在510～570℃保溫20min～80min后，水淬至室溫，隨后進(jìn)行時(shí)效處理，本發(fā)明同時(shí)具備足夠強(qiáng)度和彎曲性能的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種高成型性A1-Mg-Si合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高成型性Al-Mg-Si合金及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]Al-Mg-Si鋁合金，亦為6XXX系合金，具有高強(qiáng)度，高塑性，耐蝕性和焊接性等優(yōu)良綜合性能。在建筑鋁型材中，得到廣泛的應(yīng)用。與鋼鐵材材料相比，6XXX系鋁合金可達(dá)到相近的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，而其抗腐蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于鋼材。合金在熱狀態(tài)下，塑性很高，可制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄中空的擠壓半成品。也可沖壓成型后進(jìn)行陽極氧化著色，油漆烘烤，上琺瑯，得到多彩精美外觀，形狀各異的產(chǎn)品，滿足多方客戶需求，因此廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料。
[0003]Al-Mg-Si系高塑性材料，常用的牌號(hào)有6061L(D30)和6063L(D31)等，可高速擠壓成斷面復(fù)雜、壁厚各異的型材，經(jīng)人工時(shí)效后具有中等強(qiáng)度，且擠壓后型材表面光潔，容易陽極氧化和著色，在建筑型材用材中具有壟斷地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前在民用建筑鋁型材生產(chǎn)中95%采用Al-Mg-Si系鋁合金。[0004]隨著我國(guó)鋁生產(chǎn)加工企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外汽車制造商，大力研發(fā)汽車用鑄造與變形鋁合金，研發(fā)出鋁制車用空調(diào)散熱器管材，并應(yīng)用于生產(chǎn)。同時(shí)在車身用鋁合金的材料研發(fā)，如鋁合金的沖壓件等。不過鋁型材應(yīng)用于汽車零部件在本國(guó)的科研工作與國(guó)外科研與生產(chǎn)實(shí)力相比還存在很大的發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鋁合金擠壓型材的性能，還達(dá)不到現(xiàn)今汽車工業(yè)生產(chǎn)要求。除此之外，鋁合金越來越多的被利用為建筑、船舶、集裝箱、橋梁護(hù)欄等輕量化結(jié)構(gòu)材料。但是由于一部分傳統(tǒng)Al-Mg-Si合金僅僅具有足夠的強(qiáng)度，而冷加工彎曲性能不佳；亦或具有好的彎曲性能，強(qiáng)度卻又難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高成型性Al-Mg-Si合金，在原Al-Mg-Si合金中添加變質(zhì)劑Al-1OSr。
[0006]優(yōu)選的，在原6063合金中添加變質(zhì)劑Al-10Sr。
[0007]優(yōu)選的，在所述合金中Sr的含量按質(zhì)量百分比為0.025%~0.040%。
[0008]優(yōu)選的，在所述合金中Sr的含量按質(zhì)量百分比為0.034%。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種高成型性Al-Mg-Si合金的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0010]步驟I，熔煉與鑄造；
[0011]步驟2，鑄造均勻化，其中均勻化控溫精度為±10°C，初步均勻化參數(shù):(530~5800C )/(3~8h)，初步均勻化參數(shù)以560°C /6h為最佳；
[0012]步驟3，擠壓；
[0013]步驟4，時(shí)效，其中，時(shí)效工藝為(130~180°C)/(3~8h)，時(shí)效工藝以160°C/6h為最佳；
[0014]步驟5，固溶時(shí)效，其中，在510~570°C保溫20min~80min后水淬至室溫，隨后進(jìn)行時(shí)效處理，以540°C保溫40min為最佳。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的高成型性Al-Mg-Si合金同時(shí)具備足夠強(qiáng)度和彎曲性能，擠壓鋁合金型材作為車體結(jié)構(gòu)部件具有很大的發(fā)展空間，進(jìn)一步拓寬了車身設(shè)計(jì)的自由度，有利于車身的輕量化，汽車品種將更為多樣化，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，以及滿足各種應(yīng)用鋁合金型材的生產(chǎn)需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1高成型性Al-Mg-Si合金的生產(chǎn)工藝流程圖；
[0017]圖26063合金鑄錠的低倍宏觀組織；
[0018]圖3高成型性Al-Mg-Si合金鑄錠的低倍宏觀組織。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制 本發(fā)明的范圍。
[0020]實(shí)施例1
[0021]圖1示出了本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖，具體包括以下步驟:
[0022]步驟11:熔煉
[0023]儀器:中頻感應(yīng)爐，置于電阻石墨坩堝中熔煉。
[0024]( I)烘爐
[0025]最高加熱溫度不允許超過1050°C。
[0026](2)加料
[0027]將純鋁錠裝爐，升溫至760°C待其全部融化一加入Al-Mn中間合金一加入Al-Si中間合金并攪拌一加入Al-Sr中間合金并攪拌
[0028]—降溫至720°CJiMg錠迅速壓入熔體當(dāng)中，攪拌后靜置一加入熔劑并通氬氣精煉，靜置一攪拌后靜置一取樣進(jìn)行爐前分析，成份分析合格后開始澆鑄(澆鑄溫度為750°C )—加入Al-T1-B絲一采用鐵模鑄造。
[0029](3)熔化
[0030]熔煉溫度720~760°C，但爐膛溫度不宜超過1050°C ;注意避免熔體局部過熱。
[0031](4)攪拌
[0032]I)當(dāng)爐料軟化下塌時(shí)，必須均勻撒入一層粉狀覆蓋劑，每kg爐料用量為2g，本實(shí)驗(yàn)中每熔次用量為2g ；
[0033]2)攪拌時(shí)鐵耙在液面下緩慢移動(dòng)，液面平穩(wěn)不起浪花，不留死角。
[0034](5)扒渣
[0035]I)爐料全部熔化后，在熔煉溫度范圍內(nèi)進(jìn)行扒渣；
[0036]2)扒渣前先將爐渣扒至爐門口附近，撒入打渣劑；
[0037]3)打渣劑加入量視渣量多少而定。一般為爐料量的I~2%。，扒渣時(shí)要做到平穩(wěn)徹底，盡量避免帶出鋁液。
[0038](6)爐前快速取樣分析[0039]1)試樣必須在所有合金成份加完后且熔體充分?jǐn)嚢韬筮x??；
[0040]2)試樣應(yīng)在爐門的中間、熔體深度一半處選??；
[0041]3)試樣模應(yīng)預(yù)熱，否則試樣有氣孔、疏松等缺陷，于分析成分不利；
[0042]4)取樣后，要在熔體表面均勻撒入5~IOg粉狀熔劑進(jìn)行覆蓋。
[0043]步驟12:鑄造
[0044](1)精煉
[0045]1)惰性氣體采用純度不小于99.997%的高純氬氣，熔劑采用由40~50%KCl+25~35%NaCl+18~26%Na3AlF6組成的粉狀熔劑；
[0046]2)精煉溫度應(yīng)控制在720~750°C ；
[0047]3)精煉劑加入量每kg鋁按1.5~2.0g控制，本實(shí)驗(yàn)中每熔次加入量3~10g。
[0048]4)打開高純氮?dú)忾y，將精煉管插入熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)閥門控制精煉劑加入速度和精煉時(shí)間。
[0049](2)扒渣
[0050]1)精煉結(jié)束后，應(yīng)徹底扒除鋁液表面浮渣；
[0051]2)扒渣時(shí)，應(yīng)用打渣劑先造渣，使渣中金屬與渣子盡可能分離。
[0052](3)靜置
[0053]扒完渣后在鋁液表面均勻撒入一層覆蓋劑，靜置15~30分鐘。
[0054](4)鑄造
[0055]1)采用鐵模鑄造；
[0056]2)檢查各澆注儀器，所有鑄造工具(分流盤、流槽等)，在使用前必須充分預(yù)熱，使之徹底干燥，并保持表面清潔無渣；
[0057]3)鑄造前鋁鈦硼絲(Al-T1-B絲)應(yīng)預(yù)先安裝好；
[0058](5)鑄錠尺寸
[0059]圓柱體φ50mm，長(zhǎng)度:188-189mm。
[0060](6)鑄錠鋸切工藝
[0061]1)每鑄造十個(gè)熔次，要從靠近熔爐最近的鑄棒中任取一根鑄錠，在切頭切尾后的頭尾兩端各切取低倍試樣一片，厚度為IOmm;
[0062]2)每鋸切時(shí)，應(yīng)測(cè)量其長(zhǎng)度和切斜度；
[0063]3)鋸切過程中，要始終保持鑄棒表面的清潔，不得粘有鋁屑、灰塵和油污。
[0064]步驟2:鑄錠均勻化
[0065]均勻化實(shí)驗(yàn)控溫精度為± 10°C，初步均勻化參數(shù):5600C /6h。
[0066]隨爐升溫至均勻化溫度，防止鑄錠由室溫加入電阻爐后溫度的驟升，而產(chǎn)生熱應(yīng)力，保溫6小時(shí)后，隨爐，冷卻至室溫。
[0067]步驟3:擠壓
[0068]擠壓機(jī):300噸立式油壓機(jī)床；
[0069]擠壓筒尺寸:大內(nèi)徑Φ.57.4mm,小內(nèi)徑Φ.51mm,高度:115_
[0070]擠壓比:λ=25;
[0071]擠壓筒加熱溫度:520°C~530°C ；
[0072]擠壓速度:2.0 ~2.5min ；[0073]鑄錠加熱溫度:480°C~520°C，加熱時(shí)間:lh ；
[0074]鋁桿出口溫度:500-540 V。
[0075]步驟4:時(shí)效
[0076]處理工藝:160°C/6h。
[0077]步驟5:固溶時(shí)效
[0078]固溶+時(shí)效處理工藝:540°C /40min+160°C /6h，固溶處理的試樣，在540°C保溫40min后,水淬至室溫,隨后進(jìn)行時(shí)效處理。
[0079]實(shí)施例2
[0080]圖2為6063合金鑄錠的低倍宏觀組織，Mg的質(zhì)量百分比為0.5%，Si的質(zhì)量百分比為0.42%，其余為Al ;圖3為高成型性Al-Mg-Si合金鑄錠的低倍宏觀組織，Mg的質(zhì)量百分比為0.5%，Si的質(zhì)量百分比為0.42%，Sr的質(zhì)量百分比為0.034%，其余為Al。
[0081]兩種合金鑄錠的低倍宏觀組織，均由邊緣的激冷晶(Al區(qū)和A2)，粗大的柱狀晶(BI區(qū)和B2區(qū))和中心的等軸晶組成(Cl區(qū)和C2區(qū))。合金在熔煉過程中，當(dāng)熔體與模壁或結(jié)晶器內(nèi)壁接觸時(shí)，由于過冷度大，在鑄錠表面形成一層細(xì)晶組織，然后結(jié)晶沿著垂直于冷卻面的方向向熔體內(nèi)部延伸，形成柱狀晶粒組織。鍶變質(zhì)在鑄造鋁工業(yè)中尤其是在鑄造Al-Mg-Si合金中得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸取代鈉鹽變質(zhì)，使用規(guī)模在不斷地增長(zhǎng)中。在亞共晶與共晶型鑄造Al-Mg-Si合金中添加鍶變質(zhì)劑，主要是改變組織中的形貌，改善鑄件的機(jī)械性能。單獨(dú)加Al-1OSr中間合金作變質(zhì)處理，對(duì)鋁基體不會(huì)產(chǎn)生惡化效果，合金組織部分得到細(xì)化。
[0082]Al-1OSr變質(zhì)處理后本發(fā)明合金組織中α -Al晶粒有所細(xì)化，等軸晶區(qū)的比例提高。其原因在于Al-Sr 二元相圖在654°C時(shí)有一共晶反應(yīng)與Al-B 二元相圖相似，起到細(xì)化合金晶粒的作用。
[0083]實(shí)施例3
[0084]表1不同生產(chǎn)工藝狀態(tài)的硬度值(HB)
[0085]
【權(quán)利要求】
1.一種高成型性Al-Mg-Si合金，其特征在于，在原Al-Mg-Si合金中添加變質(zhì)劑Al-1OSr。
2.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的高成型性Al-Mg-Si合金，其特征在于，在原6063合金中添加變質(zhì)劑Al-1OSr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高成型性Al-Mg-Si合金,其特征在于，在所述合金中Sr的含量按質(zhì)量百分比為0.025%~0.040%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高成型性Al-Mg-Si合金,其特征在于,在所述合金中Sr的含量按質(zhì)量百分比為0.034%。
5.一種高成型性Al-Mg-Si合金的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，熔煉與鑄造； 步驟2，鑄造均勻化，其中均勻化控溫精度為±10°C，初步均勻化參數(shù):(530~580 °C )/(3 ~8h)； 步驟3，擠壓； 步驟4，時(shí)效，其中，時(shí)效工藝為(130~180°C )/(3~8h)； 步驟5，固溶時(shí)效，其中，在510~570°C保溫20min~80min后，水淬至室溫，隨后進(jìn)行時(shí)效處理。
【文檔編號(hào)】C22F1/047GK103924135SQ201410128535
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】姜鋒, 瞿紀(jì)平, 文康, 黃宏鋒, 童玉欣 申請(qǐng)人:中南大學(xué)