一種高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為：Si0.1-0.3、Zn4.2-5.0、Mg3.5-4.5、Cu0.6-1.2、Bi0.3-0.5、Nb0.25-0.45、Mn0.1-0.3、Cr0.15-0.25、V0.05-0.15、Ti0.04-0.08、Sc0.1-0.2、Yb0.03-0.06、余量為Al。本發(fā)明鋁合金型材具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，拉啦強(qiáng)度可達(dá)650MPa以上,屈服強(qiáng)度可達(dá)480MPa以上，且具有較高的韌性，較好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能、良好的熱加工性以及優(yōu)良的焊接性能，可以作承受滿較大的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
【專利說明】一種高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法，屬于鋁合金材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，易于加工，可制成各種型材，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能。鋁合金型材廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、建筑裝修、化學(xué)工業(yè)等，是一種重要的有色金屬結(jié)構(gòu)材料。隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，航空航天結(jié)構(gòu)材料對鋁合金強(qiáng)度的要求日益提高，因此，急需開發(fā)一種高強(qiáng)度鋁合金型材，以滿足航空航天結(jié)構(gòu)材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有高強(qiáng)度的同時又有優(yōu)良的綜合性能的鋁合金型材及其制備方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種高強(qiáng)度鋁合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為:Si 0.1-0.3、Zn 4.2-5.0, Mg 3.5-4.5, Cu 0.6-1.2, Bi 0.3-0.5, Nb 0.25-0.45, Mn 0.1-0.3, Cr
0.15-0.25、V 0.05-0.15、Ti 0.04-0.08、Sc 0.1-0.2、Yb 0.03-0.06、余量為 Al。
[0005]本發(fā)明高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計(jì)算稱取爐料，取鋁錠、鋅錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)730-750°C時，依次加入鎂錠、Al-25wt%Cu中間合金、Al_5wt%Nb中間合金、Al_lwt%V中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至755-785 °C，依次加入Al-5wt%Bi中間合金、Al_3wt%Mn中間合金、Al-2wt%Cr中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調(diào)整溫度至745-765°C，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為溶液重量的
1-2%，精煉20-30min后扒渣，靜置15_20min，調(diào)整溫度至720_740°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌10_15min后，取樣分析、調(diào)整至合格，以氣體流量為l_2L/min通75%Ar+25%Cl2混合氣體除氣精煉15-20min，扒渣，升溫至740_760°C，保溫靜置10_15min后即可出爐澆注，澆注溫度為680-700°C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至725-745°C，待其完全熔化后，攪拌
15-25min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至710_730°C，以氣體流量為2_3L/min通60%N2+20%C12+20%C0混合氣體除氣精煉15_20min，扒渣后靜置20_30min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為690-710°C ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進(jìn)行均勻化處理:先在360-420°C下保溫4-6h，空冷至室溫，再在475-495°C下保溫5_10h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至220_260°C，保溫
2-3h，空冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為480-500°C，擠壓速率為15-20m/min，然后將擠出的型材采用在線風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為1.5-2.5% ；
(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行單級時效處理:在100-120°C下保溫24-36h，出爐
空冷至室溫。
[0006]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣
16-22、木炭粉 10-15。
[0007]本發(fā) 明的有益效果:
本發(fā)明鋁合金型材具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，拉啦強(qiáng)度可達(dá)650MPa以上，屈服強(qiáng)度可達(dá)480MPa以上，且具有較高的韌性，較好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能、良好的熱加工性以及優(yōu)良的焊接性能，可以作承受滿較大的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例
一種高強(qiáng)度鋁合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為:Si 0.1-0.3、Zn 4.2-5.0, Mg 3.5-4.5, Cu 0.6-1.2, Bi 0.3-0.5, Nb 0.25-0.45, Mn 0.1-0.3, Cr
0.15-0.25、V 0.05-0.15、Ti 0.04-0.08、Sc 0.1-0.2、Yb 0.03-0.06、余量為 Al。
[0009]高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計(jì)算稱取爐料，取鋁錠、鋅錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)7400C時，依次加入鎂錠、Al-25wt%Cu中間合金、Al_5wt%Nb中間合金、Al_lwt%V中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至765°C，依次加入Al-5wt%Bi中間合金、Al_3wt%Mn中間合金、Al-2wt%Cr中間合金，爐料全部熔化后，攪拌25min，使成分均勻，調(diào)整溫度至745°C，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為溶液重量的1.5%，精煉25min后扒渣，靜置20min，調(diào)整溫度至730°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌10_15min后，取樣分析、調(diào)整至合格，以氣體流量為lL/min通75%Ar+25%Cl2混合氣體除氣精煉20min，扒洛，升溫至750°C，保溫靜置IOmin后即可出爐澆注，澆注溫度為690°C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至730°C，待其完全熔化后，攪拌20min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至715 °C，以氣體流量為2L/min通60%N2+20%C12+20%C0混合氣體除氣精煉20min，扒渣后靜置25min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為705°C ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進(jìn)行均勻化處理:先在380°C下保溫5h，空冷至室溫，再在485°C下保溫8h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至240°C，保溫3h，空冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為490°C，擠壓速率為18m/min，然后將擠出的型材采用在線風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為2% ；
(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行單級時效處理:在120°C下保溫24h，出爐空冷至室溫。
[0010]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉22、氟酸鈦鉀7、氯化鉀36、氯化鋅20、硫酸鈉6、五氯化磷15、氟硼酸鈉16、氟化鋁12、碳酸鈣20、木炭粉12。
[0011]經(jīng)檢驗(yàn)，所得鋁合金型材的主要性能為:抗拉強(qiáng)度693MPa，屈服強(qiáng)度549MPa，伸長率 13.4%ο
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度鋁合金型材，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為=Si.0.1-0.3、Zn 4.2-5.0、Mg 3.5-4.5、Cu 0.6-1.2、Bi 0.3-0.5、Nb 0.25-0.45、Mn 0.1-0.3、Cr 0.15-0.25, V 0.05-0.15, Ti 0.04-0.08, Sc 0.1-0.2, Yb 0.03-0.06、余量為 Al。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按配方配比計(jì)算稱取爐料，取鋁錠、鋅錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá).730-750°C時，依次加入鎂錠、Al-25wt%Cu中間合金、Al_5wt%Nb中間合金、Al_lwt%V中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至755-785°C，依次加入Al-5wt%Bi中間合金、Al_3wt%Mn中間合金、Al-2wt%Cr中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調(diào)整溫度至.745-765°C，通過氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為溶液重量的.1-2%，精煉20-30min后扒渣，靜置15_20min，調(diào)整溫度至720_74(TC，加入其它剩余合金元素成分，攪拌10_15min后，取樣分析、調(diào)整至合格，以氣體流量為l_2L/min通75%Ar+25%Cl2混合氣體除氣精煉15-20min，扒渣，升溫至740_760°C，保溫靜置10_15min后即可出爐澆注，澆注溫度為680-700°C ； (2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至725-745°C，待其完全熔化后，攪拌.15-25min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至710_730°C，以氣體流量為2_3L/min通.60%N2+20%C12+20%C0混合氣體除氣精煉15_20min，扒渣后靜置20_30min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為690-710°C ； (3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進(jìn)行均勻化處理:先在360-420°C下保溫4-6h，空冷至室溫，再在475-495°C下保溫5_10h，然后強(qiáng)風(fēng)冷卻至220_260°C，保溫.2-3h，空冷至室溫； (4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為480-500°C，擠壓速率為15-20m/min，然后將擠出的型材采用在線風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為.1.5-2.5% ； (5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行單級時效處理:在100-120°C下保溫24-36h，出爐空冷至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣16-22、木炭粉10-15。
【文檔編號】C22C1/06GK103898381SQ201410115755
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】張廣勛, 沈勇, 祁仁華 申請人:安徽家園鋁業(yè)有限公司