一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。其配方組成成份和重量百分比含量為：Si1.1~1.25%，Mg0.7~0.9%，Mn0.6~0.7%，Cu0.045~0.08%，Cr0.13~0.18%，Ti0.02~0.04%，F(xiàn)e≤0.3%，其他雜質(zhì)＜0.05%，余量為鋁。其制備方法包括如下步驟：熔鑄、鑄棒均質(zhì)、擠壓和熱處理。本發(fā)明通過控制組成配方和加工工藝使得鋁合金棒材機械性能比一般硅鎂系鋁合金要高。該合金棒材的機械性能可達：抗拉強度≥380Mpa，規(guī)定非比例延伸強度≥360Mpa，延伸率A≥10%，滿足高端汽車鋁合金轉(zhuǎn)向控制臂材料強度要求，可以替代進口材料。
【專利說明】一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車輕量化設(shè)計，鋁合金在汽車上的使用量隨之增加，汽車控制臂是汽車懸掛系統(tǒng)中的重要組成，因為控制臂是安全件，所以以前控制臂很多都是用強度比較大的鍛件，其要求性能穩(wěn)定、強度高。汽車控制臂通常采用鋁合金材料是GB/T3190-2008中的6082鋁合金，其主要添加的合金元素為按重量百分比計算S1:0.7'1.3% ；Mg:0.6^1.2% ；Mn:
0.r1.0%，是一種典型的硅鎂錳鋁合金。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的此種材料的擠壓棒材，其抗拉強度在31(T350Mpa之間，規(guī)定非比例延伸強度在26(T320Mpa之間，延伸率A在8~12%之間，無法達到高端汽車鋁合金轉(zhuǎn)向控制臂材料強度要求抗拉強度> 380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度≥360Mpa，延伸率A≥10%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材及其制備方法，通過合金成份配比和生產(chǎn)工藝控制等手段，使該合金棒材的機械性能可達:抗拉強度≥380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度≥360Mpa，延伸率A≥10%，大大提高了材料的強度，能滿足高端汽車鋁合金轉(zhuǎn)向控制臂材料的強度要求。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材，其特征在于組成成份和重量百分比含量為:S1-l.1.25%, Mg-0.7~0.9%，Mn-0.6~0.7%，Cu-0.045~0.08%,Cr-0.13~0.18%，T1-0.02~0.04%, Fe- ( 0.3%，其他雜質(zhì)< 0.05%，余量為 AL ;按上述配方配比各成份物料并投入爐內(nèi)攪拌均勻進行熔鑄,然后將熔體澆鑄成鑄棒,鑄棒經(jīng)過均質(zhì)處理后再進行擠壓成型成棒材，最后將擠壓成型的棒材經(jīng)過熱處理后得到所需棒材。
[0005]進一步的，其他雜質(zhì)為Zn或Zr或Ni。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材的制備方法，其特征是:包括如下步驟:
(0.熔鑄:先將AL投入爐內(nèi)熔化，加溫至74(T760°C時，加入S1、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并攪拌10-15分鐘使熔體內(nèi)各成份均勻混合；攪拌均勻之后，熔體溫度為72(T740°C之間，對熔體吹氬氣同時伴隨噴粉精煉劑進行精煉，精煉時間為25~30分鐘，噴粉精煉劑用量為1.5^2公斤/噸鋁；精煉之后，熔體溫度為72(T760°C時澆鑄成棒材，澆鑄過程中依次采用30PPi和50PPi雙層陶瓷過濾板過濾凈化熔體，然后加入Α15--1Β鋁鈦硼線對鑄棒晶粒細化，加入速度為2m/min _3m/min,最后得到鑄棒。
[0007](2).鑄棒均質(zhì):首先將熔鑄得到鑄棒在爐內(nèi)加熱至565~580°C，保溫300-320分鐘，然后采用水霧噴淋方式對鑄棒進行冷卻至常溫，得到均質(zhì)后鑄棒。
[0008](3).擠壓:對均質(zhì)處理后的鑄棒進行單孔擠壓，首先將預(yù)熱后的鑄棒放入加熱的模筒內(nèi)，將鑄棒通過單圓孔擠壓模具從模筒內(nèi)擠出，得到擠壓后的圓棒材，擠壓鑄棒預(yù)熱溫度為52(T530°C，擠壓模筒溫度為420-430°C，擠壓模具溫度為460_480°C。
[0009](4).熱處理:將擠壓所得棒材進行淬火后人工時效處理，淬火棒材加熱溫度為535~545°C，保溫60~70分鐘后入水淬火，淬火水溫< 40°C，人工時效過程中將棒材在時效爐內(nèi)加熱至17(Tl80°C保溫8小時后出爐，最終得到高強度硅鎂錳鋁合金棒材。
[0010]進一步的，Α15Τ?1Β鋁鈦硼線線徑為Φ9.5mm。
[0011]本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明通過控制組成配方和加工工藝使得鋁合金棒材機械性能比一般硅鎂系鋁合金要高。該合金棒材的機械性能可達:抗拉強度> 380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度> 360Mpa,延伸率A > 10%，滿足高端汽車鋁合金轉(zhuǎn)向控制臂材料強度要求，可以替代進口材料。
【具體實施方式】
[0012] 下面本發(fā)明對實施例作進一步描述:
實施例一:一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材，其特征在于組成成份和重量百分比含量為:S1-L 12%, Mg-0.73% , Mn-0.62% , Cu-0.048%, Cr-0.14% , T1-0.02%, Fe-0.15%，其他雜質(zhì)為0.03%，余量為Al。
[0013]—種高強度娃鎂猛招合金棒材的制備方法為:
(I).熔鑄:先將AL投入爐內(nèi)熔化，加溫至741°C時，加入S1、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并攪拌10分鐘使熔體內(nèi)各成份均勻混合；攪拌均勻之后,熔體溫度為722°C之間，對熔體吹氬氣同時伴隨噴粉精煉劑進行精煉，精煉時間為25分鐘，噴粉精煉劑用量為1.5公斤/噸鋁，精煉劑采用四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的1#噴粉精煉劑；精煉之后，熔體溫度為725°C時澆鑄成棒材，澆鑄過程中采用30PPi和50PPi雙層陶瓷過濾板過濾凈化熔體，然后加入Α15--1Β鋁鈦硼線對鑄棒晶粒細化，加入速度為2m/min，Α15Τ?1Β鋁鈦硼線線徑為Φ 9.5mm,最后得到鑄棒。
[0014](2).鑄棒均質(zhì):首先將熔鑄得到鑄棒在爐內(nèi)加熱至566°C，保溫300分鐘，然后采用水霧噴淋方式對鑄棒進行冷卻至常溫，得到均質(zhì)后鑄棒，熔鑄得到的鑄棒通過均質(zhì)處理減少鑄棒的微觀偏析得到優(yōu)質(zhì)鑄棒利于擠壓。
[0015](3).擠壓:對均質(zhì)處理后的鑄棒進行單孔擠壓，首先將預(yù)熱后的鑄棒放入加熱的模筒內(nèi)，將鑄棒通過單圓孔擠壓模具從模筒內(nèi)擠出，得到擠壓后的圓棒材，擠壓鑄棒預(yù)熱溫度為520°C，擠壓模筒溫度為420°C，擠壓模具溫度為460°C，按此工藝擠壓所得棒材可將棒材的粗晶環(huán)控制在< 0.5mm,減少粗晶環(huán)對棒材機械性能的惡化。
[0016](4).熱處理:將擠壓所得棒材進行淬火后人工時效處理，淬火棒材加熱溫度為535°C，保溫60分鐘后入水淬火，淬火水溫為28°C，人工時效過程中將棒材在時效爐內(nèi)加熱至172°C保溫8小時后出爐，最終得到高強度硅鎂錳鋁合金棒材。棒材的機械性能可達:抗拉強度≥380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度≥360Mpa，延伸率A≥10%。
[0017]實施例二: 一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材，其特征在于組成成份和重量百分比含量為:S1-l.18%, Mg-0.81%，Mn-0.64%，Cu-0.066%, Cr-0.15%，T1-0.03%, Fe-0.16%，其他雜質(zhì)為0.02%，余量為鋁。
[0018]—種高強度娃鎂猛招合金棒材的制備方法為:
(I).熔鑄:先將AL投入爐內(nèi)熔化，加溫至745°C時，加入S1、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并攪拌12分鐘使熔體內(nèi)各成份均勻混合；攪拌均勻之后,熔體溫度為730°C，對熔體吹氬氣同時伴隨噴粉精煉劑進行精煉，精煉時間為27分鐘，噴粉精煉劑用量為1.7公斤/噸鋁，精煉劑采用四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的1#噴粉精煉劑；精煉之后，熔體溫度為740°C時澆鑄成棒材，澆鑄過程中依次采用30PPi和50PPi雙層陶瓷過濾板過濾凈化熔體，然后加入A15TiIB鋁鈦硼線對鑄棒晶粒細化，加入速度為2.4m/min，A15TilB鋁鈦硼線線徑為Φ9.5mm,最后得到鑄棒。
[0019](2).鑄棒均質(zhì):首先將熔鑄得到鑄棒在爐內(nèi)加熱至570°C，保溫300分鐘，然后采用水霧噴淋方式對鑄棒進行冷卻至常溫，得到均質(zhì)后鑄棒，熔鑄得到的鑄棒通過均質(zhì)處理減少鑄棒的微觀偏析得到優(yōu)質(zhì)鑄棒利于擠壓。
[0020](3).擠壓:對均質(zhì)處理后的鑄棒進行單孔擠壓，首先將預(yù)熱后的鑄棒放入加熱的模筒內(nèi)，將鑄棒通過單圓孔擠壓模具從模筒內(nèi)擠出，得到擠壓后的圓棒材，擠壓鑄棒預(yù)熱溫度為525°C，擠壓模筒溫度為430°C，擠壓模具溫度為470°C，按此工藝擠壓所得棒材可將棒材的粗晶環(huán)控制在< 0.5mm,減少粗晶環(huán)對棒材機械性能的惡化。
[0021](4).熱處理:將擠壓所得棒材進行淬火后人工時效處理，淬火棒材加熱溫度為540°C，保溫60分鐘后入水淬火，淬火水溫為30°C，人工時效過程中將棒材在時效爐內(nèi)加熱至175°C保溫8小時后出爐，最終得到高強度硅鎂錳鋁合金棒材。棒材的機械性能可達:抗拉強度≥380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度≥360Mpa，延伸率A≥10%。
[0022]實施例三:一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材，其特征在于組成成份和重量百分比含量為:S1-l.22%, Mg-0.86%，Mn-0.68%，Cu-0.072%, Cr-0.17%，T1-0.04%, Fe-0.17%，其他雜質(zhì)為0.02%，余量為鋁。
[0023]—種高強度娃鎂 猛招合金棒材的制備方法為:
(I).熔鑄:先將AL投入爐內(nèi)熔化，加溫至756°C時，加入S1、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并攪拌15分鐘使熔體內(nèi)各成份均勻混合；攪拌均勻之后,熔體溫度為738°C，對熔體吹氬氣同時伴隨噴粉精煉劑進行精煉，精煉時間為30分鐘，噴粉精煉劑用量為2公斤/噸鋁，精煉劑采用四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的1#噴粉精煉劑；精煉之后，熔體溫度為755°C時澆鑄成棒材，澆鑄過程中采用30PPi和50PPi雙層陶瓷過濾板過濾凈化熔體，然后加入A15TiIB鋁鈦硼線對鑄棒晶粒細化，加入速度為3m/min，A15TilB鋁鈦硼線線徑為Φ9.5mm,最后得到鑄棒。
[0024](2).鑄棒均質(zhì):首先將熔鑄得到鑄棒在爐內(nèi)加熱至578°C，保溫320分鐘，然后采用水霧噴淋方式對鑄棒進行冷卻至常溫，得到均質(zhì)后鑄棒，熔鑄得到的鑄棒通過均質(zhì)處理減少鑄棒的微觀偏析得到優(yōu)質(zhì)鑄棒利于擠壓。
[0025](3).擠壓:對均質(zhì)處理后的鑄棒進行單孔擠壓，首先將預(yù)熱后的鑄棒放入加熱的模筒內(nèi)，將鑄棒通過單圓孔擠壓模具從模筒內(nèi)擠出，得到擠壓后的圓棒材，擠壓鑄棒預(yù)熱溫度為530°C，擠壓模筒溫度為430°C，擠壓模具溫度為480°C，按此工藝擠壓所得棒材可將棒材的粗晶環(huán)控制在< 0.5mm,減少粗晶環(huán)對棒材機械性能的惡化。
[0026](4).熱處理:將擠壓所得棒材進行淬火后人工時效處理，淬火棒材加熱溫度為542°C，保溫70分鐘后入水淬火，淬火水溫為28°C，人工時效過程中將棒材在時效爐內(nèi)加熱至178°C保溫8小時后出爐，最終得到高強度硅鎂錳鋁合金棒材。棒材的機械性能可達:抗拉強度≤380Mpa,規(guī)定非比例延伸強度≤360Mpa，延伸率A≥10%。
【權(quán)利要求】
1.一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材，其特征是:其組成成份和重量百分比含量為:S1-L 1-1.25%, Mg-0.7~0.9%，Mn-0.6~0.7%，Cu-0.045~0.08%, Cr-0.13~0.18%，T1-0.02~0.04%, Fe-^ 0.3%，其他雜質(zhì)< 0.05%，余量為AL ;按上述配方配比各成份物料并投入爐內(nèi)攪拌均勻進行熔鑄，然后將熔體澆鑄成鑄棒，鑄棒經(jīng)過均質(zhì)處理后再進行擠壓成型成棒材，最后將擠壓成型的棒材經(jīng)過熱處理后得到所需棒材。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材的制備方法，其特征是:所述其他雜質(zhì)為Zn或Zr或Ni。
3.一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材的制備方法，其特征是:包括如下步驟: (0.熔鑄:先將AL投入爐內(nèi)熔化，加溫至74(T760°C時，加入S1、Mg、Mn、Cu、Cr、Ti和Fe，并攪拌10-15分鐘使熔體內(nèi)各成份均勻混合；攪拌均勻之后，熔體溫度為72(T740°C之間，對熔體吹氬氣同時伴隨噴粉精煉劑進行精煉，精煉時間為25~30分鐘，噴粉精煉劑用量為1.5^2公斤/噸鋁；精煉之后，熔體溫度為72(T760°C時澆鑄成棒材，澆鑄過程中依次采用30PPi和50PPi雙層陶瓷過濾板過濾凈化熔體，然后加入Α15--1Β鋁鈦硼線對鑄棒晶粒細化，加入速度為2m/min~3m/min,最后得到鑄棒； (2).鑄棒均質(zhì):首先將熔鑄得到鑄棒在爐內(nèi)加熱至565飛80°C，保溫300~320分鐘，然后采用水霧噴淋方式對鑄棒進行冷卻至常溫，得到均質(zhì)后鑄棒； (3).擠壓:對均質(zhì)處理后的鑄棒進行單孔擠壓，首先將預(yù)熱后的鑄棒放入加熱的模筒內(nèi)，將鑄棒通過單圓孔擠壓模具從模筒內(nèi)擠出，得到擠壓后的圓棒材，擠壓鑄棒預(yù)熱溫度為52(T530°C，擠壓模筒溫度為420-430°C，擠壓模具溫度為460_480°C ； (4).熱處理:將擠壓所得棒材進行淬火后人工時效處理，淬火棒材加熱溫度為535~545°C，保溫60~70分鐘后入水淬火，淬火水溫< 40°C，人工時效過程中將棒材在時效爐內(nèi)加熱至17(Tl80°C保溫8小時后出爐，最終得到高強度硅鎂錳鋁合金棒材。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高強度硅鎂錳鋁合金棒材的制備方法，其特征是:所述Α15--1Β鋁鈦硼線線徑為Φ9.5πιπι。
【文檔編號】C22F1/043GK103725932SQ201310668669
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】史俊強 申請人:無錫海特鋁業(yè)有限公司