本發(fā)明涉及鋁合金型材的制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法。
背景技術(shù)：
：al-mg-si合金型材強(qiáng)度適中、容易折彎、焊接性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域。今年以來(lái)我國(guó)開(kāi)始研發(fā)的集中動(dòng)力型動(dòng)車車體全部采用al-mg-si合金型材結(jié)構(gòu)，為了減小空氣阻力，動(dòng)車車頭采用流線型設(shè)計(jì)，使得部分長(zhǎng)型材需要進(jìn)行局部折彎，折彎型材長(zhǎng)度超過(guò)20米，外接圓直徑超過(guò)700毫米，折彎難度極大。目前工業(yè)化生產(chǎn)折彎型材的工藝路線一般為：擠壓—在線淬火—折彎—人工時(shí)效，而由于al-mg-si合金在淬火后隨停放時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度會(huì)增加，導(dǎo)致折彎難度增加，無(wú)法保證折彎精度。同時(shí)，如果是不同時(shí)間生產(chǎn)的型材，由于停放時(shí)間不一樣，強(qiáng)度有所差異，如在同一時(shí)間進(jìn)行折彎，會(huì)導(dǎo)致折彎效果有差異，需要做大量的工藝調(diào)整。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供一種能夠讓高速動(dòng)車用al-mg-si型材強(qiáng)度在淬火后穩(wěn)定在較低的水平的型材制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，所述al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.5-0.9%，mg：0.4-0.7%，mn≤0.5%，fe≤0.35%，以及含有下述一種或一種以上的元素：cr≤0.3%、zn≤0.2%、cu≤0.3%、ti≤0.1%、v≤0.05%、hf≤0.15%、sc≤0.15%、ag≤0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；待所述al-mg-si合金鑄錠以及模具加熱完成，擠壓筒到溫之后上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在1-4m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為480-530℃，通過(guò)風(fēng)冷或者水冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為1-10℃/s；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為40-80℃，保溫時(shí)間為3-72h。優(yōu)選的是，所述al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.5-0.7%，mg：0.4-0.55%，mn≤0.4%，fe≤0.3%，以及含有下述一種或一種以上的元素：cr≤0.2%、zn≤0.1%、cu≤0.2%、ti≤0.1%、v≤0.05%、hf≤0.15%、sc≤0.15%、ag≤0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的是，所述al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.7-0.9%，mg：0.55-0.7%，mn≤0.4%，fe≤0.3%，以及含有下述一種或一種以上的元素：cr≤0.3%、zn≤0.2%、cu≤0.3%、ti≤0.1%、v≤0.05%、hf≤0.15%、sc≤0.15%、ag≤0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的是，還包括步驟（四）折彎和步驟（五）人工時(shí)效；所述的步驟（四）折彎為使用常規(guī)工藝將型材折彎；所述的步驟（五）人工時(shí)效為將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度100-200℃，保溫時(shí)間6-20h。優(yōu)選的是，步驟（一）擠壓中，所述al-mg-si合金鑄錠加熱完成溫度為480-520℃，所述模具加熱完成溫度為490-510℃，所述待擠壓筒到溫溫度為440-460℃。優(yōu)選的是，步驟（二）在線淬火中，型材的冷卻速度為3-7℃/s。優(yōu)選的是，步驟（二）在線淬火中，型材的冷卻速度為5℃/s。優(yōu)選的是，步驟（三）低溫預(yù)時(shí)效處理中，時(shí)效溫度為50-70℃，保溫時(shí)間為8-60h。優(yōu)選的是，步驟（三）低溫預(yù)時(shí)效處理中，時(shí)效溫度為55-65℃，保溫時(shí)間為24-40h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，適用的al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.5-0.9%，mg：0.4-0.7%，mn≤0.5%，fe≤0.35%，以及含有下述一種或一種以上的元素：cr≤0.3%、zn≤0.2%、cu≤0.3%、ti≤0.1%、v≤0.05%、hf≤0.15%、sc≤0.15%、ag≤0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明將折彎型材生產(chǎn)工藝由原來(lái)的：擠壓—在線淬火—折彎—人工時(shí)效，調(diào)整為：擠壓—在線淬火—低溫預(yù)時(shí)效處理—折彎—人工時(shí)效，配合特定的合金組分，通過(guò)新增的低溫預(yù)時(shí)效處理使型材強(qiáng)度保持在較低水平，其原理如下：該al-mg-si合金時(shí)效過(guò)程中第二相轉(zhuǎn)化過(guò)程如下：gp區(qū)—針狀mg2si非平衡相—棒狀mg2si非平衡相—片狀平衡mg2si相；傳統(tǒng)工藝下，在線淬火后，在隨后的停放過(guò)程中，會(huì)有部分第二相逐漸析出，形成尺寸大小不一的gp區(qū)，部分大尺寸的gp區(qū)轉(zhuǎn)化為少量的mg2si強(qiáng)化相，從而使強(qiáng)度提高；本專利采用低溫預(yù)時(shí)效的方法，使得第二相充分轉(zhuǎn)化為彌散分布gp區(qū)，這種尺寸較小且彌散分布的gp區(qū)，不易于自發(fā)長(zhǎng)大形成mg2si強(qiáng)化相，因此，不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的提高，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度不會(huì)隨停放時(shí)間的增加而增加，從而保證后續(xù)折彎性能。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法的工藝流程圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓（s1）：使用山西太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的7500mn單動(dòng)短行程擠壓機(jī)，擠壓筒直徑460mm；鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.7%，mg：0.55%，mn：0.4%，fe：0.3%，cr：0.2%，zn：0.1%，cu：0.2%，ti：0.1%，v：0.05%，hf：0.15%，sc：0.15%，ag：0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度510℃，中部溫度500℃，尾部溫度490℃，模具加熱到500℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在2m/min；（二）在線淬火（s2）：型材淬火區(qū)入口溫度為500℃，通過(guò)風(fēng)冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為5℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理（s3）：時(shí)效溫度為60℃，保溫時(shí)間為36h；（四）折彎（s4）：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效（s5）：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度150℃，保溫時(shí)間14h。實(shí)施例2本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：使用山西太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的7500mn單動(dòng)短行程擠壓機(jī)，擠壓筒直徑460mm；鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.5%，mg：0.4%，mn：0.3%，fe：0.2%，cr：0.1%，zn：0.05%，cu：0.1%，ti：0.05%，v：0.05%，hf：0.15%，sc：0.15%，ag：0.1%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度510℃，中部溫度500℃，尾部溫度490℃，模具加熱到510℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在1m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為480℃，通過(guò)風(fēng)冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為1℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為40℃，保溫時(shí)間為72h；（四）折彎：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度100℃，保溫時(shí)間20h。實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：使用山西太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的7500mn單動(dòng)短行程擠壓機(jī)，擠壓筒直徑460mm；鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.9%，mg：0.7%，mn：0.5%，fe：0.35%，cr：0.3%，zn：0.2%，cu：0.3%，ti：0.1%，v：0.05%，hf：0.15%，sc：0.15%，ag：0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度510℃，中部溫度500℃，尾部溫度490℃，模具加熱到490℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在4m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為530℃，通過(guò)水冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為10℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為80℃，保溫時(shí)間為3h；（四）折彎：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度200℃，保溫時(shí)間6h。實(shí)施例4本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.5%，mg：0.5%，mn：0.5%，fe：0.35%，cr：0.3%，zn：0.2%，cu：0.3%，ti：0.1%，v：0.05%，hf：0.15%，sc：0.15%，ag：0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度510℃，中部溫度500℃，尾部溫度490℃，模具加熱到500℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在4m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為490℃，通過(guò)水冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為3℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為50℃，保溫時(shí)間為60h；（四）折彎：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度200℃，保溫時(shí)間6h。實(shí)施例5本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：使用山西太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的7500mn單動(dòng)短行程擠壓機(jī)，擠壓筒直徑460mm；鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.8%，mg：0.6%，mn：0.5%，fe：0.35%，cr：0.3%，zn：0.2%，cu：0.3%，ti：0.1%，v：0.05%，hf：0.15%，sc：0.15%，ag：0.2%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度520℃，中部溫度500℃，尾部溫度480℃，模具加熱到500℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在4m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為520℃，通過(guò)水冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為7℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為70℃，保溫時(shí)間為8h；（四）折彎：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度200℃，保溫時(shí)間6h。實(shí)施例6本實(shí)施例提供一種高速動(dòng)車用al-mg-si合金型材制備方法，包括有以下步驟：（一）擠壓：使用山西太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司制造的7500mn單動(dòng)短行程擠壓機(jī)，擠壓筒直徑460mm；鑄造的鋁合金鑄錠為al-mg-si合金鑄錠，al-mg-si合金鑄錠的組分及重量百分比為：si：0.7%，mg：0.5%，mn：0.5%，fe：0.35%，cr：0.3%，zn：0.2%，cu：0.3%，v：0.05%，sc：0.15%，其余為al及不可避免的雜質(zhì)；將al-mg-si合金鑄錠分區(qū)加熱，頭部溫度510℃，中部溫度500℃，尾部溫度490℃，模具加熱到500℃，待擠壓筒溫度控制在450±10℃之后，將al-mg-si合金鑄錠上模進(jìn)行擠壓，擠壓速度控制在4m/min；（二）在線淬火：型材淬火區(qū)入口溫度為530℃，通過(guò)水冷的方式使型材冷卻，冷卻速度為5℃/s，保證基體中獲得高的過(guò)飽和固溶體；（三）低溫預(yù)時(shí)效處理：時(shí)效溫度為55℃，保溫時(shí)間為40h；（四）折彎：使用常規(guī)工藝將型材折彎；（五）人工時(shí)效：將折彎后的型材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度200℃，保溫時(shí)間6h。以下將通過(guò)本發(fā)明產(chǎn)品與現(xiàn)有產(chǎn)品的力學(xué)性能參數(shù)對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明產(chǎn)品的有益效果。表1本發(fā)明實(shí)施例1在低溫預(yù)時(shí)效處理后所獲產(chǎn)品的強(qiáng)度與停放時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表停放時(shí)間（d）037153060抗拉強(qiáng)度（mpa）184186188188190193屈服強(qiáng)度（mpa）101102103104106108表2現(xiàn)有技術(shù)在在線淬火后所獲產(chǎn)品的強(qiáng)度與停放時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表停放時(shí)間（d）037153060抗拉強(qiáng)度（mpa）185206218227236244屈服強(qiáng)度（mpa）100114127130138144表1為本發(fā)明實(shí)施例1在低溫預(yù)時(shí)效處理后所獲產(chǎn)品在不同的停放時(shí)間下所對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；表2為現(xiàn)有技術(shù)在在線淬火后所獲產(chǎn)品在不同的停放時(shí)間下所對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。從表1和表2中可以看出，實(shí)施例1在低溫預(yù)時(shí)效處理后所獲產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相較于現(xiàn)有技術(shù)在在線淬火后所獲產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都要低，且實(shí)施例1在低溫預(yù)時(shí)效處理后所獲產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨停放時(shí)間的增加而增加緩慢（抗拉強(qiáng)度在60d內(nèi)從184mpa增加到193mpa，屈服強(qiáng)度在60d內(nèi)從101mpa增加到108mpa），而現(xiàn)有技術(shù)在在線淬火后所獲產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨停放時(shí)間的增加而增加快速（抗拉強(qiáng)度在60d內(nèi)從185mpa增加到244mpa，屈服強(qiáng)度在60d內(nèi)從100mpa增加到144mpa），說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明公開(kāi)的方法，在在線淬火后增加低溫預(yù)時(shí)效處理能使型材強(qiáng)度保持在較低水平，同時(shí)在一定的溫度范圍內(nèi)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度不會(huì)隨停放時(shí)間的增加而增加，從而保證后續(xù)折彎性能。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)12