一種超高強(qiáng)6000系鋁合金及其制備方法
【專利摘要】一種超高強(qiáng)6000系鋁合金及其制備方法，屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，其成分按重量百分比含Si0.9~1.4%，Mg1.4~1.8%，Cu0.9~1.3%，Cr0.05~0.25%，Zr0.05~0.25%，F(xiàn)e0.3~0.7%，Ti≤0.04%，余量為Al和雜質(zhì)，抗拉強(qiáng)度500~520MPa，屈服強(qiáng)度465~503MPa，延伸率≥10%。制備方法為：（1）準(zhǔn)備原料；（2）熔煉后攪拌均勻后升溫至745~755℃；（3）除氣處理，然后靜置，去除浮渣；（4）進(jìn)行半連續(xù)鑄造獲得鑄錠；（5）均勻化處理；（6）在溫度400~500℃保溫1~2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，出模后進(jìn)行在線穿水，獲得擠壓棒材；（7）固溶處理后水淬，再進(jìn)行人工時(shí)效處理，空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材。本發(fā)明通過添加微量元素Zr、Cr及適量Fe元素獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性能，保持了易成型性、良好的焊接性能、耐蝕性等特點(diǎn)，適合于生產(chǎn)復(fù)雜斷面高強(qiáng)度輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件。
【專利說明】一種超高強(qiáng)6000系紹合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種超高強(qiáng)6000系鋁合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]6000系鋁合金是一種具有良好綜合性能的鋁合金，由于其良好的加工性能、耐蝕性可焊性和裝飾性能得到廣泛的應(yīng)用；但是其強(qiáng)度較低，因此發(fā)展高強(qiáng)6000系合金是該系合金發(fā)展的方向。
[0003]目前國外已開發(fā)出AA6069鋁合金，合金中微量V、Cr元素的添加，可以抑制再結(jié)晶晶粒的長大，使該合金具有較好的強(qiáng)韌性；但由于合金元素V在鋁中難溶解，使V元素在鋁合金中的有效添加難以控制，同時(shí)，添加V使合金生產(chǎn)成本提高，制約了該合金在工業(yè)生產(chǎn)上的大量應(yīng)用。
[0004]高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金可以作為結(jié)構(gòu)材料，但由于其較低的焊接性能、塑性和熱加工性能，使其在制備復(fù)雜斷面鋁合金型材等領(lǐng)域上的應(yīng)用受到了限制；而普通Al-Mg-S1-Cu合金雖然具有良好的塑性、焊接性能，但強(qiáng)度太低，也無法滿足制備復(fù)雜斷面高強(qiáng)鋁合金型材的要求。因此，為滿足實(shí)際生產(chǎn)與客戶需要，急需開發(fā)出一種制備方法簡單、強(qiáng)度高而塑性也滿足需要的新型超高強(qiáng)6000系鋁合金。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有6000系鋁合金在性能上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種超高強(qiáng)6000系鋁合金及其制備方法，通過調(diào)整合金成分并采用合理的制備工藝，在保持合金良好加工性能、可焊性、耐蝕性和裝飾性的前提下，降低合金制備成本，且大幅度提高合金的強(qiáng)度，滿足復(fù)雜斷面鋁合金型材的生產(chǎn)要求。
[0006]本發(fā)明的超高強(qiáng)6000系鋁合金的成分按重量百分比含Si 0.9^1.4%, Mg1.4~1.8%, Cu 0.9~1.3%, Cr 0.05~0.25 %，Zr 0.05~0.25%, Fe 0.3~0.7%, Ti ( 0.04%,余量為Al和雜質(zhì)，抗拉強(qiáng)度50(T520MPa，屈服強(qiáng)度465~503MPa，延伸率≥10%。
[0007]上述的超高強(qiáng)6000系鋁合金的優(yōu)選方案為:成分按重量百分比含Si 0.9^1.3%，Mg 1.4~1.8%, Cu 0.9~1.3%, Cr 0.05-0.25%, Zr 0.05-0.25%, Fe 0.35~0.60%, Ti〈0.04 %，余量為Al和雜質(zhì)，抗拉強(qiáng)度50(T520MPa，屈服強(qiáng)度475~503MPa，延伸率≥10%。
[0008]上述的兩種超高強(qiáng)6000系鋁合金中的雜質(zhì)含量按重量百分比< 0.15%，并且Zn的含量按重量百分比< 0.015%。
[0009]本發(fā)明的超高強(qiáng)6000系鋁合金的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
1、按目標(biāo)成分準(zhǔn)備純金屬鋁、純金屬鎂、純金屬銅、Al-Si中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑作為原料；
2、將純金屬鋁、Al-Si中間合金熔煉，熔化后加入純金屬銅，加入或不加入Al-Ti中間合金，升溫至74(T750°C，再加入Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑和純金屬鎂，攪拌均勻后升溫至745~755°C ；3、對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理5~10min，處理完畢后在750±5°C靜置l(T20min，再去除合金熔體表面的浮渣；
4、將去除浮渣的合金熔體進(jìn)行半連續(xù)鑄造，澆鑄溫度為745~755°C，獲得鑄錠；
5、將鑄錠均勻化處理，在52(T550°C下保溫12~24h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
6、在溫度40(T50(TC條件下，保溫廣2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比>15 ;出模后進(jìn)行在線穿水，溫度降至室溫；獲得擠壓棒材；
7、將擠壓棒材在53(T56(TC條件下保溫f3h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至16(T18(TC條件下保溫?cái)U(kuò)32h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材。
[0010]上述方法中使用氬氣進(jìn)行除氣處理是指采用爐底吹氬氣進(jìn)行精煉，當(dāng)采用爐底吹氬氣時(shí)，氬氣的流量為l(T20L/min，控制氣泡高出熔體液面2(T30mm。
[0011]上述的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 18~25%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 30~40%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 70-80 %，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣；Al_Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 3飛％，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 70^80 %，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣。
[0012]上述的按目標(biāo)成分準(zhǔn)備原料時(shí)，當(dāng)超高強(qiáng)6000系鋁合金中Si的重量含量為X時(shí)，Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si為z (z=18^25%),由于制備超高強(qiáng)6000系鋁合金過程中Si無明顯損失量， 可忽略，準(zhǔn)備的Al-Si中間合金重量按x/z計(jì)算。
[0013]上述的按目標(biāo)成分準(zhǔn)備原料時(shí)，當(dāng)超高強(qiáng)6000系鋁合金中Ti的重量含量為X時(shí)，Al-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti為z (ζ=30-40%)，由于制備超高強(qiáng)6000系鋁合金過程中Ti無明顯損失量，可忽略，準(zhǔn)備的Al-Ti中間合金重量按χ/ζ計(jì)算。
[0014]上述的按目標(biāo)成分準(zhǔn)備原料時(shí)，當(dāng)超高強(qiáng)6000系鋁合金中Cr的重量含量為χ時(shí)，鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr為ζ (ζ=70-80%)，由于制備超高強(qiáng)6000系鋁合金過程中Cr的損失量為y (y=59TlO%)，準(zhǔn)備的鉻添加劑重量按x/[z.(l_y)]計(jì)算。
[0015]上述的按目標(biāo)成分準(zhǔn)備原料時(shí)，當(dāng)超高強(qiáng)6000系鋁合金中Zr的重量含量為χ時(shí)，Al-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr為ζ (ζ=3^5%),由于制備超高強(qiáng)6000系鋁合金過程中Zr無明顯損失量，可忽略，準(zhǔn)備的Al-Zr中間合金重量按χ/ζ計(jì)算。
[0016]上述的按目標(biāo)成分準(zhǔn)備原料時(shí)，當(dāng)超高強(qiáng)6000系鋁合金中Fe的重量含量為χ時(shí)，鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e為ζ (ζ=70-80%)，由于制備超高強(qiáng)6000系鋁合金過程中Fe的損失量為y (y=59TlO%)，準(zhǔn)備的鐵添加劑重量按x/[z.(l_y)]計(jì)算。
[0017]熱處理和擠壓工藝均會對材料的強(qiáng)度、塑性以及成品率產(chǎn)生影響。經(jīng)半連續(xù)鑄造得到的鑄錠必須經(jīng)過均勻化退火才能使非平衡相充分溶解、消除微觀偏析、提高成份的均勻性，以利于后續(xù)的熱擠壓變形；均勻化退火溫度低于520°C時(shí)，不能充分均質(zhì)，而超過550°C，容易產(chǎn)生過燒而使材料成為廢品；同時(shí)，必須保證足夠的均勻化時(shí)間，否則也不能充分均質(zhì)。
[0018]控制熱擠壓溫度來獲得所需的材料組織和性能。擠壓溫度過高，擠壓制品中極易產(chǎn)生粗大晶，且容易使制品過燒；擠壓溫度過低，擠壓力增大，容易損壞擠壓模具或縮短其使用壽命，并且不利于合金塑性的發(fā)揮，降低復(fù)雜形狀擠壓制品的成品率；再者會造成儲存能急劇增大，不利于后續(xù)的熱處理對合金組織性能的控制；熱擠并在線穿水后的擠壓材在530~560°C下保溫f 3h固溶處理，在此溫度區(qū)間和保溫時(shí)間的固溶處理，能保證擠壓材在不發(fā)生過燒的前提下使合金元素充分固溶于基體中；經(jīng)過以上所述的加工工藝，材料具有高強(qiáng)度和較好的塑性，滿足復(fù)雜斷面高強(qiáng)鋁合金型材的生產(chǎn)要求。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案提出在Al-Mg-S1-Cu-Cr合金中的復(fù)合添加Zr和Fe元素，并給出了一個(gè)合理的Zr和Fe含量范圍，通過控制加工過程的工藝參數(shù)，使合金在保證了塑性、易成型性的同時(shí)，與AA6069合金等6000系鋁合金相比顯著提高了強(qiáng)度。
[0020]本發(fā)明的超高強(qiáng)6000系鋁合金通過添加微量元素Zr、Cr及適量Fe元素，使合金中生成大量尺寸細(xì)小彌散的Ll2 MAl3Zr、D022 MAl3Zr和Al (FeCr) Si彌散相，能有效抑制再結(jié)晶晶粒的形核與長大、阻礙位錯(cuò)遷移，從而獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性能，具有優(yōu)異的綜合性能，并同時(shí)保持了 Al-Mg-S1-Cu合金的易成型性、良好的焊接性能、耐蝕性等特點(diǎn),適合于生產(chǎn)復(fù)雜斷面高強(qiáng)度輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的超高強(qiáng)6000系鋁合金的包含DO22型Al3Zr彌散相的透射電鏡照片圖；
圖2為圖1的DO22型Al3Zr彌散相的能譜分析結(jié)果圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中的超高強(qiáng)6000系鋁合金的Al (FeCr) Si彌散相的透射電鏡照片圖；
圖4為圖3的Al (FeCr) Si彌散相的能譜分析結(jié)果圖；
圖中，a為DO22型Al3Zr彌散相，b為Al (FeCr) Si彌散相。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例中熱擠壓處理選用的設(shè)備為11000KN鋁擠壓機(jī)。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例中熔煉采用的設(shè)備為電阻爐。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中均勻化處理選用的設(shè)備為多段可控加熱電阻爐，型號為ARF:7/45。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例中半連續(xù)鑄造時(shí)選用的設(shè)備為半連續(xù)鑄造機(jī)。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例中固溶處理米用的設(shè)備為井式回火電阻爐，型號為RJ2-24-6。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例中時(shí)效處理采用的設(shè)備為電熱鼓風(fēng)干燥箱，型號為HN101-0。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例中采用的純金屬鋁、純金屬鎂和純金屬銅的重量純度均≥99.7%。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例中采用的氬氣的體積純度> 99.95%。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例中采用的Al-Si中間合金、Al-Ti中間合金和Al-Zr中間合金的雜
質(zhì)重量含量< 0.3%。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例中采用的鉻添加劑和鐵添加劑為鋁合金工業(yè)用鉻添加劑和鋁合金工業(yè)用鐵添加劑。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例中選用的鉻添加劑和鐵添加劑為哈爾濱東盛金屬材料有限公司產(chǎn)品，也叫做鉻劑和鐵劑。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例中熱擠壓變形選用的擠壓比在15~90。[0034]實(shí)施例1
按目標(biāo)成分準(zhǔn)備純金屬鋁、純金屬鎂、純金屬銅、Al-Si中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑作為原料；
其中Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 18%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；Al-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 30%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 70%，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣；A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 3%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 70%，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣；
將純金屬鋁、Al-Si中間合金熔煉，熔化后加入純金屬銅、Al-Ti中間合金，升溫至74(T750°C，再加入Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑和純金屬鎂，攪拌均勻后升溫至745^755 0C ； 對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理5min，處理完畢后在750±5°C靜置lOmin，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為20L/min，控制氣泡高出熔體液面2(T30mm ；
將去除浮渣的合金熔體采用半連續(xù)鑄造機(jī)進(jìn)行半連續(xù)鑄造，澆鑄溫度為745~755°C，獲得鋁合金鑄錠，其成分按重量百分比含Si 1.19%，Mg 1.59%，Cu 1.05%, Cr 0.149%，Zr0.155%,Fe 0.60%, Ti 0.028 %，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.12%，并且Zn的含量按重量百分比為0.012% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在53(T550°C下保溫24h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度500°C條件下，保溫I小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為90 ;出模后進(jìn)行在線穿水，溫度降至室溫，獲得的擠壓棒材抗拉強(qiáng)度436MPa，屈服強(qiáng)度290MPa，延伸率16.60% ；
將擠壓棒材在550°C條件下保溫2h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至170°C保溫12進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度520MPa，屈服強(qiáng)度503MPa，延伸率10.38% ;包含DO22型Al3Zr彌散相的透射電鏡照片如圖1所示，DO22型Al3Zr彌散相的能譜分析結(jié)果如圖2所示，Al (FeCr) Si彌散相的透射電鏡照片如圖3所示，Al (FeCr) Si彌散相的能譜分析結(jié)果如圖4所示。
[0035]實(shí)施例2
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 20% ；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 40%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 80 %;A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 5%;鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 75 %；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理6min，處理完畢后在750±5°C靜置12min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氯流量為15L/min ；
獲得鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.21%,Mg 1.56%,Cu 1.04%,Cr 0.161%,Zr0.148%,Fe 0.36%, Ti 0.033 %，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.11%，并且Zn的含量按重量百分比為0.015% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在53(T550°C下保溫20h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度450°C條件下，保溫1.5小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形理，擠壓比為80 ；
擠壓棒材的抗拉強(qiáng)度341MPa，屈服強(qiáng)度189MPa，延伸率19.73% ；將擠壓棒材在530°C條件下保溫2h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至170°C保溫12h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度503MPa,屈服強(qiáng)度478MPa，延伸率12.25%。
[0036]實(shí)施例3
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 18% ；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 35%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 75% ;Al_Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 4%;鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 80 %；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理7min，處理完畢后在750±5°C靜置14min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為10L/min ；
獲得鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.0%，Mg 1.54%，Cu 1.2%，Cr 0.15%，Zr
0.2%，F(xiàn)e 0.4%，Ti 0.04%，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.11%，并且Zn的含量按重量百分比為0.014% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在520-540°C下保溫16h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度400°C條件下，保溫2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為82 ；
將擠壓棒材在560°C條件下保溫Ih進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至180°C保溫9h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度508MPa，屈服強(qiáng)度485Pa，延伸率11.52%。
[0037]實(shí)施例4
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
不加入Al-Ti中間合金；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理8min，處理完畢后在750±5°C靜置16min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為17L/min ；
鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.3%,Mg 1.49%，Cu 1.1%，Cr 0.125%,Zr 0.1%，F(xiàn)e 0.35%，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.15%，并且Zn的含量按重量百分比為0.010%;
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在53(T550°C下保溫12h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度500°C條件下，保溫I小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為50 ；
將擠壓棒材在540°C條件下保溫2h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至160°C保溫32h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度502MPa,屈服強(qiáng)度475MPa，延伸率12%。
[0038]實(shí)施例5
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 25% ；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 40%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 80 %;A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 5%;鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 75 %；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理9min，處理完畢后在750±5°C靜置18min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為20L/min ；
鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.11%，Mg 1.4%，Cu 1.0%，Cr 0.2%，Zr 0.18%，F(xiàn)e 0.48%，Ti 0.011%，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.08%，并且Zn的含量按重量百分比為0.013% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在52(T540°C下保溫20h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度450°C條件下，保溫1.5小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為40 ；
將擠壓棒材在530°C條件下保溫3h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至170°C保溫22h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度51OMPa,屈服強(qiáng)度490MPa，延伸率10.6%。
[0039]實(shí)施例6
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
不加入Al-Ti中間合金；
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 20%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 75 %;A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 4% ;鐵添加劑的成分按重量百分比含 Fe 80 % ；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理lOmin，處理完畢后在750±5°C靜置20min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為10L/min ；
鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.05%,Mg 1.6%,Cu 1.01%,Cr 0.1%,Zr 0.13%,Fe 0.55%，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.14%，并且Zn的含量按重量百分比為0.011%；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在52(T540°C下保溫15h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度400°C條件下，保溫2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為15 ；
將擠壓棒材在560°C溫度下保溫Ih進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至180°C保溫IOh進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度515MPa,屈服強(qiáng)度496MPa，延伸率10.75%。
[0040] 實(shí)施例7
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理5min，處理完畢后在750±5°C靜置lOmin，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為15L/min ；
鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 0.9%，Mg 1.7%，Cu 0.9%，Cr 0.05%, Zr 0.08%,Fe 0.7%, Ti 0.04 %，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.14%，并且Zn的含量按重量百分比為0.010% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在53(T550°C下保溫20h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度500°C條件下，保溫I小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為60 ；
將擠壓棒材在530°C溫度下保溫3h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至160°C保溫28h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度515MPa，屈服強(qiáng)度500MPa，延伸率10.1%。
[0041]實(shí)施例8
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 25% ；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 40%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 80 %;A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 5%;鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 75 %；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理8min，處理完畢后在750±5°C靜置15min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為20L/min ；
鋁合金鑄錠的成分按重量百分比含Si 1.4%，Mg 1.8%，Cu 1.3%，Cr 0.25%, Zr 0.25%,Fe 0.3%, Ti 0.01 %，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.09%，并且Zn的含量按重量百分比為0.008% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在52(T540°C下保溫18h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度450°C條件下，保溫1.5小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為20 ；
將擠壓棒材在540°C溫度下保溫2h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至160°C保溫30h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度500MPa,屈服強(qiáng)度465MPa，延伸率13.6%。
[0042]實(shí)施例9
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
不加入Al-Ti中間合金；
選用的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si 20%;鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 75 %;A1-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 4% ;鐵添加劑的成分按重量百分比含 Fe 80 % ；
對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理lOmin，處理完畢后在750±5°C靜置20min，再去除合金熔體表面的浮渣；氬氣流量為10L/min ；
鋁合金鑄錠成分按重量百分比含Si 0.96%,Mg 1.6%, Cu 0.95%, Cr 0.1%, Zr 0.05%, Fe0.65%，余量為Al和雜質(zhì)；其中雜質(zhì)含量按重量百分比為0.08%，并且Zn的含量按重量百分比為 0.009% ；
將鋁合金鑄錠均勻化處理，在52(T540°C下保溫24h，然后取出風(fēng)冷至室溫；
在溫度400°C條件下，保溫2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比為40 ；
將擠壓棒材在560°C溫度下保溫1.5h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至180°C保溫9h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材，抗拉強(qiáng)度516MPa,屈服強(qiáng)度501MPa，延伸率10.2%。
【權(quán)利要求】
1.一種超高強(qiáng)6000系鋁合金，其特征在于:成分按重量百分比含Si 0.9~1.4%，Mg1.4~1.8%, Cu 0.9~1.3%, Cr 0.05~0.25 %，Zr 0.05~0.25%, Fe 0.3~0.7%, Ti ( 0.04%,余量為Al和雜質(zhì)，抗拉強(qiáng)度50(T520MPa，屈服強(qiáng)度465~503MPa，延伸率≥10%。
2.一種超高強(qiáng)6000系鋁合金，其特征在于:成分按重量百分比含Si 0.9~1.3%，Mg1.4~1.8%, Cu 0.9~1.3%, Cr 0.1-0.2%, Zr 0.1-0.2%, Fe 0.35~0.60%, Ti〈0.04 %，余量為Al和雜質(zhì)，抗拉強(qiáng)度500-520MPa，屈服強(qiáng)度475~503MPa，延伸率≥10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高強(qiáng)6000系鋁合金，其特征在于超高強(qiáng)6000系鋁合金中的雜質(zhì)含量按重量百分比< 0.15%，并且Zn的含量按重量百分比< 0.015%。
4.一種權(quán)利要求1和2所述的超高強(qiáng)6000系鋁合金的制備方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)按目標(biāo)成分準(zhǔn)備純金屬鋁、純金屬鎂、純金屬銅、Al-Si中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑作為原料； (2)將純金屬鋁、Al-Si中間合金熔煉，熔化后加入純金屬銅，加入或不加入Al-Ti中間合金，升溫至740-750°C，再加入Al-Zr中間合金、鉻添加劑、鐵添加劑和純金屬鎂，攪拌均勻后升溫至745~755°C ； (3)對熔煉爐內(nèi)的熔體使用氬氣進(jìn)行除氣處理5~10min，處理完畢后在750±5°C靜置l(T20min，再去除合金熔體表面的浮渣； (4)將去除浮渣的合金熔體進(jìn)行半連續(xù)鑄造，澆鑄溫度為745~755°C，獲得鑄錠； (5)將鑄錠均勻化處理，在52(T550°C下保溫12~24h，然后取出風(fēng)冷至室溫； (6)在溫度400-500C條件下，保溫f2小時(shí)；然后進(jìn)行熱擠壓變形，擠壓比> 15 ;出模后進(jìn)行在線穿水，溫度降至室溫；獲得擠壓棒材； (7)將擠壓棒材在53(T560°C條件下保溫f3h進(jìn)行固溶處理，然后水淬至室溫，再升溫至160-180C條件下保溫?cái)U(kuò)32h進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后空冷至室溫，獲得超高強(qiáng)6000系鋁合金棒材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高強(qiáng)6000系鋁合金的制備方法，其特征在于所述的使用氬氣進(jìn)行除氣處理是指采用爐底吹氬氣進(jìn)行精煉，當(dāng)采用爐底吹氬氣時(shí)，氬氣的流量為l(T20L/min，控制氣泡高出熔體液面20~30臟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高強(qiáng)6000系鋁合金的制備方法，其特征在于所述的Al-Si中間合金的成分按重量百分比含Si If 25%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；A1-Ti中間合金的成分按重量百分比含Ti 30-40%，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鉻添加劑的成分按重量百分比含Cr 70-80 %，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣；Al-Zr中間合金的成分按重量百分比含Zr 3飛％，余量為Al和不可避免雜質(zhì)；鐵添加劑的成分按重量百分比含F(xiàn)e 70^80 %，其余為鹽，不與Al反應(yīng)，最終成為爐渣。
【文檔編號】C22C21/08GK103484736SQ201310468880
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】蒙毅, 趙志浩, 崔建忠 申請人:東北大學(xué)