一種高折彎成型性能5052鋁合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高折彎成型性能5052鋁合金，包括：2.21wt%～2.5wt%的Mg；0.151wt%～0.17wt%的Cr；0.05wt%～0.1wt%的Cu；0.02wt%～0.05wt%的Ti；0wt%～0.05wt%的Zn；0wt%～0.20wt%的Si；0wt%～0.3wt%的Fe；0wt%～0.001wt%的Na；余量為Al。相對于現(xiàn)有的5052鋁合金，本發(fā)明調整了Mg、Cr強化元素的相對含量，控制晶粒細化元素Ti的含量以及有害雜質元素Fe、Si和Na等的含量，得到了一種區(qū)別于現(xiàn)有5052鋁合金的元素組成的鋁合金，制備的5052鋁合金具有較好的折彎成型性能。
【專利說明】一種高折彎成型性能5052鋁合金
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料【技術領域】，具體涉及一種高折彎成型性能5052鋁合金。
【背景技術】
[0002]鋁合金是以鋁為基體元素的合金總稱，主要包括的合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，還包括有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等合金元素。鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量僅次于鋼。
[0003]5052鋁合金屬于Al-Mg系合金，按照GB/T3190-2008《變形鋁及鋁合金化學成分》國家標準的規(guī)定，主要包括以下化學成分:0wt%~0.25wt%的Si,0wt%~0.4wt%的Fe,0wt% ~0.lwt% 的 Cu, 0wt% ~0.lwt% 的 Μη, 2.2wt% ~2.8wt% 的 Mg, 0.15wt% ~0.35wt% 的Cr, 0wt%~0.lwt%的Zn，余量為Al。5052鋁合金耐蝕性好，焊接性優(yōu)良，冷加工性較好，并具有中等強度，廣泛用于制造飛機油箱、油管、交通車輛、船舶的鈑金件、儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品以及電器外殼等。但是目前工業(yè)上制備的5052鋁合金板材在0狀態(tài)下的抗拉強度在205MPa以上，不能滿足特定條件下鋁合金板材高折彎成型的性能要求。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種高折彎成型性能的5052鋁合金，本發(fā)明所提供的5052鋁合金具有較低的抗拉強度和較高的折彎成型性能。
[0005]本發(fā)明提供了一種高折彎成型性能5052鋁合金，包括:
[0006]2.21wt% ~2.5wt% 的 Mg ；
[0007]0.151wt% ~0.17wt% 的 Cr ；
[0008]0wt% ~0.lwt% 的 Cu ；
[0009]0.02wt% ~0.05wt% 的 Ti ;
[0010]0wt% ~0.05wt% 的 Zn ；
[0011]0wt% ~0.20wt% 的 Si ；
[0012]0wt% ~0.3wt% 的 Fe ；
[0013]0wt% ~0.001wt% 的 Na ；
[0014]余量為Al。
[0015]優(yōu)選的，包括:2.25wt% ~2.45wt% 的 Mg。
[0016]優(yōu)選的，包括:0.155wt% ~0.165wt% 的 Cr。
[0017]優(yōu)選的，包括:0wt%~0.05wt% 的 Cu。
[0018]優(yōu)選的，包括:0.025wt% ~0.045wt% 的 Ti。
[0019]優(yōu)選的，包括:0wt%~0.03wt% 的 Zn。
[0020]優(yōu)選的，包括:0.01wt% ~0.25wt% 的 Fe。
[0021]優(yōu)選的，包括:0wt%~0.15wt% 的 Si。[0022]優(yōu)選的，包括:0wt%~0.0007wt% 的 Na。
[0023]優(yōu)選的，所述5052鋁合金的抗拉強度為在0狀態(tài)下抗拉強度為185~200MPa，屈服強度為85~llOMPa，延伸率為19%~22%。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的5052鋁合金，包括:2.21wt%~2.5wt%的Mg ；0.151wt%~0.17wt% 的 Cr ;0wt%~0.lwt% 的 Cu ；0.02wt%~0.05wt% 的 Ti ;0wt% ~0.05wt%的 Zn ；0wt% ~0.20wt% 的 Si ；0wt% ~0.3wt% 的 Fe ；0wt% ~0.001wt% 的 Na ;余量為 Al。相對于現(xiàn)有的5052鋁合金，本發(fā)明調整了 Mg、Cr強化元素的相對含量，控制晶粒細化元素Ti的含量以及有害雜質元素Fe、Si和Na的含量，得到了一種區(qū)別于現(xiàn)有5052鋁合金的元素組成的鋁合金，制備的5052鋁合金具有較好的折彎成型性能。
[0025]結果表明，本發(fā)明提供的5052鋁合金在0狀態(tài)下抗拉強度為185~200MPa，屈服強度為85~llOMPa，延伸率為19%~22%，滿足特定條件下鋁合金板材高折彎成型的性能要求。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種高折彎成型性能5052鋁合金，包括:2.21wt%~2.5wt%的Mg ；0.151wt%~0.17wt% 的 Cr ;0wt%~0.lwt% 的 Cu ；0.02wt%~0.05wt% 的 Ti ;0wt%~0.05wt%的 Zn ；0wt% ~0.20wt% 的 Si ；0wt% ~0.3wt% 的 Fe ；0wt% ~0.001wt% 的 Na ;余量為 Al。
[0027]5052鋁合金中主要相組成為α (Al), β (Al8Mg5^P Al7Cr ;可能的雜質相為Mg2S1、Al3Fe等。在本發(fā)明中所述5052鋁合金，合金元素Mg是合金的主要強化元素，有一定的固溶強化作用，且使合金的加工硬化率提高，合金能獲得較明顯的應變強化。鋁合金板材折彎成型時，由于加工硬化的作用，易在合金板材表面圓弧處產生裂紋，影響鋁合金板材的成型性能。因此，在本發(fā)明中控制Mg的含量為2.2wt%~2.5wt%，優(yōu)選為2.3wt%~2.45wt%，更優(yōu)選為2.3wt%~2.4wt%，保證了所`述5052鋁合金的高彎折性能。
[0028]在5052鋁合金中，合金元素Cr是補充強化元素。Cr元素的強化效果是來自于Cr和A1結合形成Al13Cr2、Al7Cr彌散相的彌散強化作用。含Cr的彌散相形狀不規(guī)則，含Cr的質點一旦析出，很難溶解或聚集，能夠阻礙再結晶的形核和長大；同時，這種在較高溫度下仍然十分穩(wěn)定的含Cr的彌散相質點，提高了位錯運動的阻力，在提高合金強度的同時，也降低了合金的塑性，影響鋁合金板材的成型性能。因此，在本發(fā)明中，控制Cr的含量為0.15wt% ~0.17wt%，優(yōu)選為 0.15wt% ~0.165wt%，更優(yōu)選為 0.15wt% ~0.16wt%。
[0029]在本發(fā)明中，Ti元素的作用是合金晶粒細化劑，添加含Ti的細化劑能有效地細化合金晶粒，改善合金鑄錠的冶金質量，提高合金的強度和塑性，可以說是鋁合金生產中必不可少的添加劑。目前生產中大多采用爐前或在線加入Α1-5---1Β的方式添加。Ti元素的細化作用可以提高合金鑄錠的冶金質量；但添加量太多時，一是增加生產成本，二是也是最關鍵的是，在合金鑄錠中易形成難溶的化合物質點，影響合金的強度和塑性。對5052鋁合金來說，添加含Ti的細化劑含量< 0.02%時，對合金組織細化效果不明顯；添加含Ti的細化劑含量> 0.05%時，同添加含Ti的細化劑含量在0.02%-0.05%范圍時的細化效果基本相當，且還有形成難溶的化合物質點的風險。如合金鑄錠中存在有一定數量的難溶的化合物質點，會降低合金的塑性。而合金的塑性直接影響合金板材的折彎性能，優(yōu)良的折彎性能要求合金板材有較高的塑性。因此，在本發(fā)明中，將Ti的添加量控制為0.02wt%~0.05wt%,優(yōu)選為 0.025wt% ~0.045wt%,更優(yōu)選為 0.03wt% ~0.04wt%。
[0030]5052鋁合金中不可避免的含有Fe、Si和Na等有害雜質元素，其中鋁合金材料中的Fe主要來自于鋁的原材料和使用的鐵質工具。雜質Fe —部分與A1形成Al3Fe化合物，一部分溶入Al7Cr形成Al7 (Cr, Fe)化合物。呈塊狀或針狀的Al3Fe化合物會惡化合金性能，降低合金塑性。因此，本發(fā)明控制Fe的添加量為0wt%~0.3wt%，優(yōu)選為0wt%~0.25wt%。[0031 ] 在5052鋁合金中，雜質元素Si —部分與Mg形成Mg2Si化合物，一部分溶入Al7Cr形成Al7(Cr，Si)化合物。難溶的Al7(Cr，Si)化合物質點在提高合金強度的同時，也降低合金的塑性。因此，在本發(fā)明中，控制Si的含量為0wt%~0.20wt%,優(yōu)選為0wt%~0.15wt%。
[0032]Na在鋁中幾乎不溶解，鋁合金中存在鈉時，在凝固過程中吸附在枝晶表面或晶界，熱加工時，晶界上的鈉形成液態(tài)吸附層，產生脆性開裂時，形成NaAlSi化合物，無游離鈉存在，不產生“鈉脆”。當鎂含量超2%時，鎂奪取硅，析出游離鈉，產生“鈉脆”。因此高鎂鋁合金不允許使用鈉鹽熔劑。防止“鈉脆”應控制鋁合金中Na的含量為0wt%~0.001wt%，優(yōu)選為 0wt% ~0.0007wt%,更優(yōu)選為 0wt% ~0.0006wt%o
[0033]5052鋁合金中不可避免的含有Cu、Zn等微量元素，鋁合金材料中的Cu、Zn主要來自于鋁的原材料和熔煉爐體的污染等。一般來說，Cu、Zn等微量元素在GB/T3190-2008規(guī)定的范圍內，對5052鋁合金板材在0狀態(tài)下的力學性能影響不大。Cu、Zn等微量元素較高時易與Al、Mg生成化合物強化相，不利于合金塑性的提高。因此，控制Cu的含量為0wt%~0.lwt%,優(yōu)選為0wt%~0.05wt% ;控制Zn的含量為0wt%~0.05wt%,優(yōu)選為0wt%~0.03wt%o
[0034]相對于現(xiàn)有的5052鋁合金，本發(fā)明調整了 Mg、Cr強化元素的相對含量，控制晶粒細化元素Ti的含量以及有害雜質元素Fe、Si和Na的含量，得到了一種區(qū)別于現(xiàn)有5052鋁合金的元素組成的鋁合金，制備的5052鋁合金具有較好的折彎成型性能。
`[0035]結果表明，本發(fā)明提供的5052鋁合金在0狀態(tài)下抗拉強度為185~200MPa，屈服強度為85~llOMPa，延伸率為19%~22%，滿足特定條件下鋁合金板材高折彎成型的性能要求。
[0036]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的5052鋁合金進行說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0037]實施例1
[0038]按照表1所提供的5052鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備合金。
[0039]將制備好的5052鋁合金在0狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例1~2提供的5052鋁合金的性能比較。
[0040]實施例2
[0041]按照表1所提供的5052鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備合金。
[0042]將制備好的5052鋁合金在0狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例1~2提供的5052鋁合金的性能比較。[0043]實施例3
[0044]按照表1所提供的5052鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備合金。
[0045]將制備好的5052鋁合金在O狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例I~2提供的5052鋁合金的性能比較。
[0046]實施例4
[0047]按照表1所提供的5052鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備合金。
[0048]將制備好的5052鋁合金在O狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例I~2提供的5052鋁合金的性能比較。
[0049]對比例I
[0050]按照表1所提供的5052鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備鋁合金，將制備好的5052鋁合金在O狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例I~2提供的5052鋁合金的性能比較。
[0051]對比例2
[0052]按照表1所提供的50`52鋁合金中各成分含量，合金板材采用箱式爐320°C /3小時退火制備鋁合金，將制備好的5052鋁合金在O狀態(tài)下進行屈服強度、抗拉強度、延伸率以及彎折性能的測試，結果見表2，表2為實施例1~4提供的5052鋁合金以及對比例I~2提供的5052鋁合金的性能比較。
[0053]表1實施例1~4所提供的5052鋁合金和對比例I~2各成分的質量百分數
[0054]
【權利要求】
1.一種高折彎成型性能5052鋁合金，包括:2.21wt% ~2.5wt% 的 Mg ；0.151wt% ~0.17wt% 的 Cr ；0wt% ~0.lwt% 的 Cu ；0.02wt% ~0.05wt% 的 Ti ;0wt% ~0.05wt% 的 Zn ；0wt% ~0.20wt% 的 Si ；0wt% ~0.3wt% 的 Fe ;0wt% ~0.001wt% 的 Na ；余量為Al。
2.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:2.25wt% ~2.45wt% 的 Mg。
3.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0.155wt% ~0.165wt% 的 Cr。
4.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0wt% ~0.05wt% 的 Cu。
5.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0.025wt% ~0.045wt% 的 Ti。
6.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0wt% ~0.03wt% 的 Zn。
7.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0.01wt% ~0.25wt% 的 Fe。
8.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0wt% ~0.15wt% 的 Si。
9.根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括:0wt% ~0.0007wt% 的 Na。
10.根據權利要求1~9任意一項所述0狀態(tài)的鋁合金，其特征在于，抗拉強度為185~200MPa ;屈服強度為85~llOMPa ;延伸率為19%~22%。
【文檔編號】C22C21/06GK103643093SQ201310710892
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】林順巖 申請人:西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司