本發(fā)明屬于鋁合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是涉及一種全鋁掛車用鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：掛車是指由汽車牽引而本身無動力驅(qū)動裝置的車輛，分為全掛車和半掛車。掛車是公路運輸?shù)闹匾嚪N，常見掛車包括欄板式掛車、平板式掛車、低平板式掛車、倉柵式掛車、廂式掛車、集裝箱式掛車、自卸式掛車、油罐式掛車、散裝水泥式掛車和車輛運輸式掛車等。傳統(tǒng)掛車主要以鋼鐵材料制造，鋼鐵材料雖有強度高的特點，但存在重量大、耐腐蝕性差等缺點，導(dǎo)致掛車油耗大、排放量大、壽命短、維護(hù)成本高等問題。鋁合金具有密度小、耐腐蝕等優(yōu)點，隨著掛車輕量化的發(fā)展，掛車的車廂、車體、枕梁、橫梁等都迫切需要高強度、耐腐蝕、焊接性能和成形性能優(yōu)良的鋁合金來替代現(xiàn)有的鋼鐵材料，以達(dá)到車身結(jié)構(gòu)的輕量化和節(jié)能減排的目的。所謂全鋁掛車即掛車主要部件均為鋁合金結(jié)構(gòu)，如掛車的車廂、車體、枕梁、橫梁等。6xxx系鋁合金屬于中等強度的可熱處理強化鋁合金，廣泛用于建筑、包裝、機(jī)械、電子等領(lǐng)域。但目前常用的6101、6005、6063、6061等牌號的6xxx系鋁合金，雖然具有良好的成形性能、耐腐蝕性能和焊接性能，但是mg、si含量較低，強度也普遍較低，抗拉強度通常小于300mpa，無法滿足全鋁掛車輕量化對鋁合金強度的要求。隨著6xxx系鋁合金中mg、si元素含量的升高，mg2si強化相的數(shù)量增多，合金的強度隨之升高。但隨著合金強度的上升，合金的塑性開始下降，成形性能、耐腐蝕性能和焊接性能也開始變壞，又無法滿足全鋁掛車輕量化發(fā)展對鋁合金成形性能、耐腐蝕和焊接性能的要求。因此，迫切需要開發(fā)一種高強度、耐腐蝕、焊接性能和成形性能優(yōu)良的鋁合金來滿足全鋁掛車輕量化的發(fā)展要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種強度高、塑性好、耐腐蝕、焊接性能優(yōu)良的全鋁掛車用鋁合金及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，其特點是由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.4～0.6%，si0.6～0.9%，li0.5～0.7%，zr0.01～0.02%，c0.002～0.004%，re0.03～0.05%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。優(yōu)選的，本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.5%，si0.8%，li0.6%，zr0.015%，c0.003%，re0.04%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金的制備方法，其特點是包括以下步驟：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料；第二步：將純鋁錠在720～760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.4～0.6%的純鎂錠、0.6～0.9%的速溶硅和5～7%的al10li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2～0.4%的al5zr1c合金和0.03～0.05%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至680～720℃并靜置0.5～1小時，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在520～540℃固溶處理3～5小時，水淬后，在170～180℃時效處理8～12小時，隨爐冷卻后得到全鋁掛車用鋁合金。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：本發(fā)明全鋁掛車用鋁合金的室溫抗拉強度大于320mpa，屈服強度大于280mpa，伸長率大于12%，具有強度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的特點，適合于制造廂式、集裝箱式、油罐式、欄板式、倉柵式等全鋁掛車的車廂、車體、枕梁、橫梁等，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.4～0.6%，si0.6～0.9%，li0.5～0.7%，zr0.01～0.02%，c0.002～0.004%，re0.03～0.05%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%。優(yōu)選的，所述全鋁掛車用鋁合金的成分及質(zhì)量百分比組成為：mg0.5%，si0.8%，li0.6%，zr0.015%，c0.003%，re0.04%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%。所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。其中，mg和si是本發(fā)明全鋁掛車用鋁合金的主要合金元素，mg和si通過形成mg2si強化相相來增強鋁合金的強度。mg和si的含量越高，mg2si強化相的數(shù)量也越多，鋁合金的強度也越高。但隨著合金強度的上升，塑性開始下降，成形性能、耐腐蝕性能、焊接性能和氧化著色性能也開始變壞。為了保證合金具有足夠的強度、塑性以及良好的耐腐蝕性能、焊接性能和氧化著色性能，因此，mg含量選擇在0.4～0.6%，si含量選擇在0.6～0.9%，優(yōu)選的，mg含量為0.5%，si含量為0.8%。li是最輕的金屬元素，在全鋁掛車用鋁合金中加入li，首先可以降低鋁合金的密度，提高鋁合金的比強度和比剛度，達(dá)到輕量化的效果。其次是li在鋁合金的時效過程中還會析出納米尺寸的al3li和al2mgli強化相，這些強化相可以釘扎位錯、亞晶和晶界，提高鋁合金的強度、塑性和焊接性能。添加0.5～0.7%的li即可對鋁合金產(chǎn)生明顯的強化效果，優(yōu)選的，li添加量為0.6%。zr、c是以al5zr1c合金的形式加入到鋁合金中，al5zr1c合金是由氟鋯酸鉀和碳粉的混合物與鋁液反應(yīng)得到，內(nèi)部含有大量的zrc粒子。al5zr1c合金是一種新型的鋁合金晶粒細(xì)化劑，發(fā)明人的大量實驗證明，al5zr1c合金比現(xiàn)有的al5ti1b和al5ti1c合金具有更強的晶粒細(xì)化能力，添加0.2～0.4%的al5zr1c合金，鋁合金中含有0.01～0.02%的zr和0.002～0.004%的c，可顯著細(xì)化鋁合金的晶粒，改善鋁合金的組織均勻性，提高鋁合金的塑性和成形性能，優(yōu)選的，al5zr1c合金添加量為0.2%，鋁合金中含有0.015%的zr和0.003%的c。re是含有pr、nd、pm、sm、eu、gd共六種輕稀土元素的混合稀土，輕稀土元素的物理化學(xué)性質(zhì)活潑，能與鋁合金液中的氫、氧、鐵、錳、銅、鋅、鉻等雜質(zhì)元素反應(yīng)生成高熔點、高穩(wěn)定性的稀土化合物，對鋁合金液有深度凈化作用，可以消除雜質(zhì)元素的有害影響，同時稀土元素還有固溶強化和稀土化合物第二相強化作用，從而可以進(jìn)一步提高鋁合金的強度、耐腐蝕性能和焊接性能。發(fā)明人的實驗研究表明，添加含有pr、nd、pm、sm、eu、gd共六種輕稀土元素的混合輕稀土的效果比添加一種或少數(shù)幾種輕稀土元素的效果都更好，因此，選擇添加0.03～0.05%的混合輕稀土，優(yōu)選的，混合輕稀土添加量為0.04%。本發(fā)明還提供了所述全鋁掛車用鋁合金的制備方法，具體包括以下步驟：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料；第二步：將純鋁錠在720～760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.4～0.6%的純鎂錠、0.6～0.9%的速溶硅和5～7%的al10li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2～0.4%的al5zr1c合金和0.03～0.05%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至680～720℃并靜置0.5～1小時，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在520～540℃固溶處理3～5小時，水淬后，在170～180℃時效處理8～12小時，隨爐冷卻后得到全鋁掛車用鋁合金。本發(fā)明的制備方法，選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料，通過優(yōu)化mg、si主合金元素的含量，添加al10li合金進(jìn)行微合金強化，經(jīng)精煉除氣、除渣后，再加入al5zr1c合金和混合輕稀土re，能夠充分發(fā)揮al5zr1c合金和混合輕稀土re對鋁合金液的晶粒細(xì)化和深度凈化作用，確保本發(fā)明全鋁掛車用鋁合金獲得高強度、高塑性以及優(yōu)良的成形性能、耐腐蝕性能、焊接性能和氧化著色性能。為了更詳盡的描述本發(fā)明全鋁掛車用鋁合金及其制備方法，以下列舉幾個實施例作更進(jìn)一步的說明。實施例1：本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.4%，si0.6%，li0.5%，zr0.01%，c0.002%，re0.03%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料；第二步：將純鋁錠在720℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.4%的純鎂錠、0.6%的速溶硅和5%的al10li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對鋁合金液進(jìn)行精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2%的al5zr1c合金和0.03%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至680℃并靜置1小時，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在520℃固溶處理5小時，水淬后，在180℃時效處理8小時，隨爐冷卻后得到全鋁掛車用鋁合金。實施例2：本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.5%，si0.8%，li0.6%，zr0.015%，c0.003%，re0.04%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料；第二步：將純鋁錠在740℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.5%的純鎂錠、0.8%的速溶硅和6%的al10li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對鋁合金液進(jìn)行精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.2%的al5zr1c合金和0.04%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至700℃并靜置0.8小時，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在530℃固溶處理4小時，水淬后，在175℃時效處理10小時，隨爐冷卻后得到全鋁掛車用鋁合金。實施例3：本發(fā)明所述的全鋁掛車用鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：mg0.6%，si0.9%，li0.7%，zr0.02%，c0.004%，re0.05%，fe≤0.15%，mn≤0.1%，余量為al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述re的成分組成及質(zhì)量百分比為：pr11.7%，nd24.5%，pm8.5%，sm27.1%，eu2.4%，gd25.8%。制備方法由以下步驟組成：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、al10li合金、al5zr1c合金和混合稀土re作為原材料；第二步：將純鋁錠在760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.6%的純鎂錠、0.9%的速溶硅和7%的al10li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用六氯乙烷對鋁合金液進(jìn)行精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.4%的al5zr1c合金和0.05%的混合稀土re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至720℃并靜置0.5小時，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在540℃固溶處理3小時，水淬后，在17℃時效處理12小時，隨爐冷卻后得到全鋁掛車用鋁合金。按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t16865-2013，將實施例1-3的全鋁掛車用鋁合金加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在dns200型電子拉伸試驗機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸，拉伸速率為2毫米/分鐘，拉伸力學(xué)性能如表1所示。表1實施例1-3的全鋁掛車用鋁合金的拉伸力學(xué)性能實施例序號抗拉強度/mpa屈服強度/mpa伸長率/%實施例1325.5284.318.5實施例2348.6298.915.5實施例3367.9326.112.6由表1的檢測結(jié)果可見，本發(fā)明全鋁掛車用鋁合金的室溫抗拉強度大于320mpa，屈服強度大于280mpa，伸長率大于12%，具有強度高、塑性好、耐腐蝕、焊接性能和氧化著色性能優(yōu)良的特點，適合于制造廂式、集裝箱式、油罐式、欄板式、倉柵式等全鋁掛車的車廂、車體、枕梁、橫梁等，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。本發(fā)明是通過實施例來描述的，但并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12