CN103898381B - 一种高强度铝合金型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金型材及其制备方法，按质量百分数比该合金化学成分为：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、余量为Al。本发明铝合金型材具有很高的机械强度，拉啦强度可达650MPa以上,屈服强度可达480MPa以上，且具有较高的韧性，较好的抗应力腐蚀开裂性能、良好的热加工性以及优良的焊接性能，可以作承受满较大的结构材料，广泛应用于航空航天领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度铝合金型材及其制备方法，属于铝合金材料领域。
背景技术
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，易于加工，可制成各种型材，具有优良的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铝合金型材广泛应用于航空航天、交通运输、机械制造、建筑装修、化学工业等，是一种重要的有色金属结构材料。随着科学技术以及工业经济的飞速发展，航空航天结构材料对铝合金强度的要求日益提高，因此，急需开发一种高强度铝合金型材，以满足航空航天结构材料的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高强度的同时又有优良的综合性能的铝合金型材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高强度铝合金型材，按质量百分数比该合金化学成分为：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、余量为Al。
本发明高强度铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达730-750℃时，依次加入镁锭、Al-25wt%Cu中间合金、Al-5wt%Nb中间合金、Al-1wt%V中间合金，搅拌均匀后继续升温至755-785℃，依次加入Al-5wt%Bi中间合金、Al-3wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20-30min，使成分均匀，调整温度至745-765℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1-2%，精炼20-30min后扒渣，静置15-20min，调整温度至720-740℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌10-15min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为1-2L/min通75%Ar+25%Cl2混合气体除气精炼15-20min，扒渣，升温至740-760℃，保温静置10-15min后即可出炉浇注，浇注温度为680-700℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至725-745℃，待其完全熔化后，搅拌15-25min后进行第二次取样分析，然后调整温度至710-730℃，以气体流量为2-3L/min通60%N2+20%Cl2+20%CO混合气体除气精炼15-20min，扒渣后静置20-30min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为690-710℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在360-420℃下保温4-6h，空冷至室温，再在475-495℃下保温5-10h，然后强风冷却至220-260℃，保温2-3h，空冷至室温；
（4）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为480-500℃，挤压速率为15-20m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为1.5-2.5%；
（5）将拉伸矫直后的铝合金型材进行单级时效处理：在100-120℃下保温24-36h，出炉空冷至室温。
所述的精炼剂由以下重量份的的组分组成：硝酸钠18-24、氟酸钛钾5-10、氯化钾33-41、氯化锌15-20、硫酸钠3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸钠12-18、氟化铝8-14、碳酸钙16-22、木炭粉10-15。
本发明的有益效果：
本发明铝合金型材具有很高的机械强度，拉啦强度可达650MPa以上,屈服强度可达480MPa以上，且具有较高的韧性，较好的抗应力腐蚀开裂性能、良好的热加工性以及优良的焊接性能，可以作承受满较大的结构材料，广泛应用于航空航天领域。
具体实施方式
实施例
一种高强度铝合金型材，按质量百分数比该合金化学成分为：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、余量为Al。
高强度铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达740℃时，依次加入镁锭、Al-25wt%Cu中间合金、Al-5wt%Nb中间合金、Al-1wt%V中间合金，搅拌均匀后继续升温至765℃，依次加入Al-5wt%Bi中间合金、Al-3wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金，炉料全部熔化后，搅拌25min，使成分均匀，调整温度至745℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1.5%，精炼25min后扒渣，静置20min，调整温度至730℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌10-15min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为1L/min通75%Ar+25%Cl2混合气体除气精炼20min，扒渣，升温至750℃，保温静置10min后即可出炉浇注，浇注温度为690℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至730℃，待其完全熔化后，搅拌20min后进行第二次取样分析，然后调整温度至715℃，以气体流量为2L/min通60%N2+20%Cl2+20%CO混合气体除气精炼20min，扒渣后静置25min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为705℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在380℃下保温5h，空冷至室温，再在485℃下保温8h，然后强风冷却至240℃，保温3h，空冷至室温；
（4）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为490℃，挤压速率为18m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为2%；
（5）将拉伸矫直后的铝合金型材进行单级时效处理：在120℃下保温24h，出炉空冷至室温。
所述的精炼剂由以下重量份的的组分组成：硝酸钠22、氟酸钛钾7、氯化钾36、氯化锌20、硫酸钠6、五氯化磷15、氟硼酸钠16、氟化铝12、碳酸钙20、木炭粉12。
经检验，所得铝合金型材的主要性能为：抗拉强度693MPa，屈服强度549MPa，伸长率13.4%。
Claims (1)
1.一种高强度铝合金型材，其特征在于，按质量百分数比该合金化学成分为：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、余量为Al；
所述的高强度铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达730-750℃时，依次加入镁锭、Al-25wt%Cu中间合金、Al-5wt%Nb中间合金、Al-1wt%V中间合金，搅拌均匀后继续升温至755-785℃，依次加入Al-5wt%Bi中间合金、Al-3wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20-30min，使成分均匀，调整温度至745-765℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1-2%，精炼20-30min后扒渣，静置15-20min，调整温度至720-740℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌10-15min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为1-2L/min通75%Ar+25%Cl2混合气体除气精炼15-20min，扒渣，升温至740-760℃，保温静置10-15min后即可出炉浇注，浇注温度为680-700℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至725-745℃，待其完全熔化后，搅拌15-25min后进行第二次取样分析，然后调整温度至710-730℃，以气体流量为2-3L/min通60%N2+20%Cl2+20%CO混合气体除气精炼15-20min，扒渣后静置20-30min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为690-710℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在360-420℃下保温4-6h，空冷至室温，再在475-495℃下保温5-10h，然后强风冷却至220-260℃，保温2-3h，空冷至室温；
（4）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为480-500℃，挤压速率为15-20m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为1.5-2.5%；
（5）将拉伸矫直后的铝合金型材进行单级时效处理：在100-120℃下保温24-36h，出炉空冷至室温；
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