專利名稱：一種鋁合金、該鋁合金的鑄造方法及用其擠壓型材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金、用其鑄造鑄錠的方法及用鑄錠擠壓型材的方法。
背景技術(shù)：
6系鋁合金具有中等強度、易擠壓成型、焊接性能良好等特點，廣泛地應用于車輛制造、交通運輸、建筑等行業(yè)。但其相對較低的強度嚴重制約了 6系合金在某些強度要求較高的型材構(gòu)件上的應用。2系、7系的鋁合金雖然具有很高的強度，但是不易擠壓成型，難以生產(chǎn)一些形狀復雜的空心型材。因此開發(fā)一種強度高于現(xiàn)有6系合金，且同時擁有良好擠壓成型性能的新合金及其相應的擠壓工藝，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是提供一種強度高、同時具有良好的成型性能的鋁合金。為了而解決上述問題，本發(fā)明所提供了一種高強鋁合金，具體方案是一種高強鋁合金，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg:0. 5 1.5%，Si O. 25 1. 2%, Cu 0. 6 1. 2%, Mn 0.1 O. 8%, Cr 0. 01 O. 2%, Ti 0. 01 O. 15%,其余為Al。可選的，一種高強鋁合金，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :0. 5 l%，S1:O. 3 O. 8%，Cu 0. 6 O. 9%，Mn 0.1 O. 4%，Cr 0. 01 O. 1%，Ti 0. 01 O. 08%,其余為Al?？蛇x的，一種高強鋁合金，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :1 1. 5%，S1:O. 8 1. 2%，Cu :0· 9 1. 2%，Μη :0· 4 O. 8%，Cr :0· I O. 2%，T1:0· 08 O. 15%，其余為Al?？蛇x的，一種高強鋁合金，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :0. 8 l%，S1:O. 7 O. 9%，Cu :0· 9 1. 1%，Mn 0. 3 O. 5%，Cr 0. 05 O. 15%, Ti 0. 05 O. 1%，
其余為Al。本發(fā)明還提供了按照本發(fā)明所提供的鋁合金組分及其含量鑄造鑄錠的方法，包括以下步驟將按照本發(fā)明所提供的組分和百分含量生產(chǎn)的鋁錠和/或鋁水加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在730_750°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置20_40分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到740_770°C時，將熔體倒入保溫爐；保溫爐中熔體溫度在730_750°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置20_40分鐘后扒渣；
保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為680-720°C，鑄造速度為40-80mm/min，鑄錠采用噴水冷卻，水溫為20-30°C。本發(fā)明還提供了一種按照本發(fā)明所提供的鑄錠擠壓型材的方法，包括以下步驟對使用本發(fā)明所提供的技術(shù)方案所鑄造的鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為500 550°C，時間為10 20小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ;使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至500 550°C，型材擠壓出口速度為2 5m/s，淬火溫度控制在520 560°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 5 I % ;擠壓型材采用人工時效，溫度為175 200°C，時間為4 12小時。本發(fā)明的有益效果在于增加Mg、S1、Cu等元素的含量，可以提高鋁合金的強度，但是過量的Cu含量會使合金的在擠壓時的變形抗力增加，相應的空心型材的擠壓生產(chǎn)變得困難；不同元素的強化效果也不盡相同。因此需合理控制Mg、S1、Cu等元素的含量，使合金在強度與成型性能之間達到一個最佳的平衡。在擠壓過程中，因晶界移動，從而使得晶粒長大，降低型材的抗拉強度。在鋁合金中加入Mn、Cr防止擠壓過程中晶粒長大，在晶界處跟鋁形成化合物，從而在晶界處阻礙晶界移動，防止晶粒長大，從而保證型材的抗拉強度。而Mn、Cr過量則會出Mn、Cr剩余,造成淬火敏感性增強，Mn、Cr欠量則會則不能有效抑制晶粒長大。而在本發(fā)明所提供的范圍內(nèi)，既可以使Mn、Cr被充分利用，又可以有效防止晶粒長大，從而增加強度。Ti通過細化晶粒提升合金的強度，當Ti的含量小于本發(fā)明所提供的量時，不能充分起到細化晶粒的效果，強度不高；當Ti的含量大于本發(fā)明所提供的量時，則不能繼續(xù)細化晶粒，并且，多余的Ti還會降低合金的強度。該合金的空心型材在T6狀態(tài)下，即在完成時效處理之后，其屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa、塑性在10%以上，同時具有較好的焊接性能及抗疲勞性能。該合金在擠壓過程中的變形抗力與6082 (屈服強度290MPa、抗拉強度310MPa)合金相當，可擠壓出形狀復雜的空心型材。
具體實施例方式為了充分公開本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合最佳的實施方式予以清楚、簡要的描述。需要再次強調(diào)的是，本發(fā)明所公開的技術(shù)方案只是本發(fā)明的最佳實施方式，而不是全部，并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合本發(fā)明及現(xiàn)有技術(shù)顯而易見地獲取的技術(shù)方案仍屬本發(fā)明的保護范圍。各實施例所提供的合金屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa、塑性在10%以上，以具體原理已在發(fā)明內(nèi)容中詳細敘述，不再贅述。實施例1一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0. 5%，Si 0. 26%, Cu -.0.6%,Mn 0.1 %, Cr 0. 01%, Ti 0. 01%, Al 95. 82% 0本發(fā)明中，屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa，屈服強度11%。
實施例2一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0.7%，Si 0. 41%,Cu 75%,Mn 0. 2%, Cr 0. 04%, Ti 0. 03%, Al 97. 87%。本發(fā)明中，屈服強度達到353MPa、抗拉強度達到404MPa，屈服強度10. 5%。實施例3一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0. 8%，Si 0. 47%, Cu 0. 68%,Mn 0. 4%, Cr 0. 07%, Ti 0. 05%, Al 97. 53%。本發(fā)明中，屈服強度達到355MPa、抗拉強度達到410MPa，屈服強度13%。實施例4一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg :1%，Si 0. 67%, Cu 0. 8%, Mn O. 3%, Cr 0. 09%, Ti 0. 06%, Al 97. 08%。本發(fā)明中，屈服強度達到360MPa、抗拉強度達到415MPa，屈服強度12%。實施例5一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:1.2%，Si 0. 76%, Cu 0. 9%,Mn 0. 5%, Cr 0. 1%, Ti 0. 08%, Al 96. 46%。
本發(fā)明中，屈服強度達到357MPa、抗拉強度達到412MPa，屈服強度11%。實施例6一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:1.4%，Si 0. 84%, Cu 0. 93%,Mn 0. 6%, Cr 0. 12%, Ti 0. 07%, Al 96. 04%。本發(fā)明中，屈服強度達到362MPa、抗拉強度達到421MPa，屈服強度14%。實施例7一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0. 5%，Si 0. 26%, Cu -.0.6%,Mn 0.1 %, Cr 0. 01%, Ti 0. 01%, Al 95. 01%。本發(fā)明中，屈服強度達到365MPa、抗拉強度達到424MPa，屈服強度12%。實施例8一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0. 5%，Si 0. 26%, Cu 0. 6%,Mn 0.1 %, Cr 0. 01%, Ti 0. 01%, Al 95. 48%。本發(fā)明中，屈服強度達到359MPa、抗拉強度達到411MPa，屈服強度10%。實施例9一種高強鋁合金，其組分及重量百分含量為Mg:0. 5%，Si 0. 26%, Cu 0. 6%,Mn 0.1 %, Cr 0. 01%, Ti 0. 01%, Al 95. 91%。本發(fā)明中，屈服強度達到369MPa、抗拉強度達到423MPa，屈服強度13%。實施例10至實施例15詳細說明使用本發(fā)明所提供的鋁合金的鑄造工藝。實施例10一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在730°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置20分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到740°C時，將熔體倒入保溫爐；
保溫爐中熔體溫度在730°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置20分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為680°C，鑄造速度為40mm/min，鑄錠采用噴水冷卻,水溫為20 °C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa，屈服強度11%。實施例11一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在750°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置40分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到770°C時，將熔體倒入保溫爐；保溫爐中熔體溫度在750°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置40分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為720°C，鑄造速度為80mm/min，鑄錠采用噴水冷卻,水溫為30 °C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到351MPa、抗拉強度達到402MPa，屈服強度10. 5%。實施例12一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在740°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置25分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到750°C時，將熔體倒入保溫爐；保溫爐中熔體溫度在740°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置35分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為690°C，鑄造速度為50mm/min，鑄錠采用噴水冷卻，水溫為25 °C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到355MPa、抗拉強度達到404MPa，屈服強度12%。實施例13一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在735°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置35分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到760°C時，將熔體倒入保溫爐；
保溫爐中熔體溫度在735°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置25分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為700°C，鑄造速度為60mm/min，鑄錠采用噴水冷卻,水溫為22 °C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到361MPa、抗拉強度達到409MPa，屈服強度13%。實施例14
一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在745°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置23分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到745°C時，將熔體倒入保溫爐；保溫爐中熔體溫度在745°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置28分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為710°C，鑄造速度為70mm/min，鑄錠采用噴水冷卻,水溫為26 °C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到362MPa、抗拉強度達到411MPa，屈服強度13%。實施例15一種高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，包括以下步驟將鋁錠和/或鋁水按實施例1至實施例9中記載的含量加入熔煉爐，加熱并融化；加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻；當熔體溫度在738°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置37分鐘后扒渣；當熔煉爐中熔體溫度達到765°C時，將熔體倒入保溫爐；保溫爐中熔體溫度在738°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置32分鐘后扒渣；保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理；采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為700°C，鑄造速度為55mm/min，鑄錠采用噴水冷卻，水溫為24°C。本實施中的組分及其含量也可以根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的記載，在其范圍內(nèi)以其他組分和含量。本發(fā)明中，屈服強度達到363MPa、抗拉強度達到411MPa，屈服強度13%。實施例16至實施例20用于詳細說明用于詳細說明本發(fā)明所提供的鋁合金的鑄造工藝。實施例16把按照實施例10至15提供的方法生產(chǎn)的任意一種鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為500°C，時間為20小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ；使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至500°C，型材擠壓出口速度為2m/s，淬火溫度控制在520°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 5% ;擠壓型材采用人工時效，溫度為175°C，時間為12小時。本發(fā)明中，屈服強度達到360MPa、抗拉強度達到409MPa，屈服強度12%。實施例17對按照實施例10至15提供的方法生產(chǎn)的任意一種鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為550°C，時間為10小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ；使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至550°C，型材擠壓出口速度為5m/s，淬火溫度控制在560°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為1% ；擠壓型材采用人工時效，溫度為200°C，時間為4小時。本發(fā)明中，屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa，屈服強度11%。實施例18對按照實施例10至15提供的方法生產(chǎn)的任意一種鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為515°C，時間為18小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ;使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至525°C，型材擠壓出口速度為3m/s，淬火溫度控制在530°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 8% ；擠壓型材采用人工時效，溫度為186°C，時間為6小時。本發(fā)明中，屈服強度達到353MPa、抗拉強度達到404MPa，屈服強度10%。實施例19對按照實施例10至15提供的方法生產(chǎn)的任意一種鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為530°C，時間為15小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ；使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至540°C，型材擠壓出口速度為3. 5m/s，淬火溫度控制在540°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 7% ；擠壓型材采用人工時效，溫度為190°C，時間為8小時。本發(fā)明中，屈服強度達到364MPa、抗拉強度達到412MPa，屈服強度10%。實施例20對按照實施例10至15提供的方法生產(chǎn)的任意一種鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為545°C，時間為13小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ；使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至536°C，型材擠壓出口速度為4m/s，淬火溫度控制在550°C ;淬火方式為水冷；擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 9% ；擠壓型材采用人工時效，溫度為195°C，時間為10小時。本發(fā)明中，屈服強度達到366MPa、抗拉強度達到417MPa，屈服強度13%。
權(quán)利要求
1.一種高強鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg 0. 5 1. 5%，Si 0. 25 1. 2%，Cu 0. 6 1. 2%，Mn 0.1 O. 8%，Cr 0. Ol O.2%, Ti 0. 01 O. 15%，其余為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :0· 5 1%，S1:0· 3 O. 8%, Cu 0. 6 O. 9%，Mn 0.1 O. 4%，Cr 0. 01 O.1%, Ti 0. 01 O. 08%，其余為 Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :1 1. 5%，S1:0· 8 1. 2%，Cu :0· 9 1. 2%，Mn :0· 4 O. 8%，Cr :0· I O.2%, Ti 0. 08 O. 15%，其余為 Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg :0· 8 1%，S1:0· 7 O. 9%，Cu :0· 9 1. 1%，Mn 0. 3 O. 5%，Cr 0. 05 O.15%, Ti 0. 05 O. 1%，其余為 Al。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的高強鋁合金生產(chǎn)鑄錠的方法，其特征在于，包括以下步驟 將鋁錠和/或鋁水加入熔煉爐，加熱并融化； 加入Mg、S1、Cu、Mn、Cr和Ti，并攪拌均勻； 當熔體溫度在730-750°C時，進行第一次噴粉精煉，靜置20-40分鐘后扒渣； 當熔煉爐中熔體溫度達到740-770°C時，將熔體倒入保溫爐； 保溫爐中熔體溫度在730-750°C時，進行第二次噴粉精煉，靜置20-40分鐘后扒渣； 保溫爐中熔體進行除氣、過濾處理； 采用熱頂鑄造工藝鑄造鑄錠，鑄造溫度為680-720°C，鑄造速度為40-80mm/min，鑄錠采用噴水冷卻,水溫為20-30 V。
6.一種使用權(quán)利要求5所述的鋁合金鑄錠擠壓鋁型材的方法，其特征在于，包括以下步驟 對所述鑄錠進行均勻化處理，所述均勻化處理溫度為500 550°C，時間為10 20小時以內(nèi)，得到通過均勻化處理的鑄錠A ; 使用鑄錠A擠壓鋁型材，擠壓前將所述鑄錠A預熱至500 550°C，型材擠壓出口速度為2 5m/s，淬火溫度控制在520 560°C ;淬火方式為水冷； 擠壓后型材進行冷加工，延伸率為O. 5 1% ; 擠壓型材采用人工時效，溫度為175 200°C，時間為4 12小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金、用其鑄造鑄錠的方法及用鑄錠擠壓型材的方法。本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是提供一種強度高、同時具有良好的成型性能的鋁合金。為了而解決上述問題，本發(fā)明所提供了一種高強鋁合金，具體方案是一種高強鋁合金，所述鋁合金的組分及重量百分比為Mg0.5～1.5％，Si0.25～1.2％，Cu0.6～1.2％，Mn0.1～0.8％，Cr0.01～0.2％，Ti0.01～0.15％，其余為Al。該合金的空心型材在T6狀態(tài)下，即在完成時效處理之后，其屈服強度達到350MPa、抗拉強度達到400MPa、塑性在10％以上，同時具有較好的焊接性能及抗疲勞性能。
文檔編號C22F1/043GK103031470SQ20121053905
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:湖南晟通科技集團有限公司