CN105483405A - 一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法 - Google Patents

一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法：将合金原料按照目标成分配比后熔铸，得到铝合金；所述目标成分为：0.4wt％～0.8wt％的Si；Awt％的Fe，0＜A≤0.3；0.15wt％～0.25wt％的Cu；Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；0.8wt％～1.2wt％的Mg；0.04wt％～0.35wt％的Cr；Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；0～0.01wt％的Pb；0～0.002wt％的Na；0～0.005Ga的Ga；余量为Al。本发明提供的方法通过控制制备铝合金过程中所用的原料种类以及原料用量，使制备得到的铝合金具有较好的力学性能。

Description

一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金是以铝为基体元素的合金组成，主要包括的合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，还包括镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。铝合金的密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，是在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中应用最广泛的一类有色金属材料，其使用量仅次于钢。
申请号为201110121915.4的中国专利公开了一种铝合金，将硅、镁、铜、铬、锰和铝放入熔炉内进行熔炼，保证熔炼温度不超过760℃；待炉料熔化约90％时搅拌，搅拌时要平稳，禁止将表面浮渣卷入熔体金属中，每炉在熔化过程中做2次以上炉体搅拌，以利助熔，缩短熔化时间，防止铝水局部地方过烧；将熔体经搅拌后立即取样，进行炉前分析，根据分析结果确定补料量，取料温度不得低于730℃；随炉进行精炼，根据取样分析的结果，计算材料的补充量，进行第二次取样分析，静置10～30分钟，铸造成型，将成型后的铝合金板按所需形状规格加工成型，所述铝合金的成分为0.45wt％的Si、0.75wt％的Mg、0.16wt％的Cu、0.15wt％的Cr、0.25wt％的Mn，余量为Al。
现有技术提供的这种铝合金具有较好的抗腐蚀性以及焊接性，但是这种铝合金的力学性能较差，限制其广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法，本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金具有较好的力学性能。
本发明提供了一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法，包括：
将Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源按照目标成分进行配比后熔铸，得到汽车结构件用6系铝合金；
所述目标成分为：0.4wt％～0.8wt％的Si；Awt％的Fe，0＜A≤0.3；0.15wt％～0.25wt％的Cu；Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；0.8wt％～1.2wt％的Mg；0.04wt％～0.35wt％的Cr；Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；0～0.01wt％的Pb；0～0.002wt％的Na；0～0.005Ga的Ga；余量为Al。
优选的，所述熔铸的温度为800℃～1100℃。
优选的，所述熔铸完成后，还包括：
将得到的铸锭依次进行热轧和冷轧，得到汽车结构件用6系铝合金。
优选的，所述热轧的温度为200℃～300℃。
优选的，所述热轧的轧制厚度为5mm～9mm。
优选的，所述冷轧的变形量为50％～70％。
优选的，将得到的铸锭进行热轧之前，还包括：
将所述铸锭进行铣面，将铣面后的铸锭进行热轧。
优选的，所述冷轧完成后，还包括：
将得到的冷轧产物进行固溶处理，得到铝合金。
优选的，所述固溶处理的温度为500℃～600℃。
优选的，所述固溶处理的时间为1小时～3小时。
本发明提供的方法通过控制制备铝合金过程中所用的原料种类以及原料用量，制备得到成分合理的铝合金，通过对铝合金成分进行优化设计，使本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金具有较好的力学性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法，包括：
将Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源按目标成分进行配比后熔铸，得到汽车结构件用6系铝合金，所述目标成分为：0.4wt％～0.8wt％的Si；Awt％的Fe，0＜A≤0.3；0.15wt％～0.25wt％的Cu；Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；0.8wt％～1.2wt％的Mg；0.04wt％～0.35wt％的Cr；Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；0～0.01wt％的Pb；0～0.002wt％的Na；0～0.005Ga的Ga；余量为Al。
在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金的目标成分为：
0.4wt％～0.8wt％的Si；
Awt％的Fe，0＜A≤0.3；
0.15wt％～0.25wt％的Cu；
Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；
0.8wt％～1.2wt％的Mg；
0.04wt％～0.35wt％的Cr；
Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；
Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；
0～0.01wt％的Pb；
0～0.002wt％的Na；
0～0.005Ga的Ga；
余量为Al。
在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0.4wt％～0.8wt％的Si。在本发明的实施例中，Si在所述铝合金中的含量为0.5wt％～0.7wt％；在其他的实施例中，Si在所述铝合金中的含量为0.55wt％～0.65wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有Awt％的Fe，0＜A≤0.3。在本发明的实施例中，Fe在所述铝合金中的含量为0.05wt％～0.25wt％；在其他的实施例中，Fe在所述铝合金中的含量为0.1wt％～0.2wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0.15wt％～0.25wt％的Cu。在本发明的实施例中，Cu在所述铝合金中的含量为0.18wt％～0.22wt％；在其他的实施例中，Cu在所述铝合金中的含量为0.2wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有Dwt％的Mn。在本发明的实施例中，Mn在所述铝合金中的含量为0.01wt％～0.15wt％；在其他的实施例中，Mn在所述铝合金中的含量为0.03wt％～0.12wt％；在另外的实施例中，Mn在所述铝合金中的含量为0.06wt％～0.08wt％。
在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0.8wt％～1.2wt％的Mg。在本发明的实施例中，Mg在所述铝合金中的含量为0.9wt％～1.1wt％；在其他的实施例中，Mg在所述铝合金中的含量为1wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0.04wt％～0.35wt％的Cr。在本发明的实施例中，Cr在所述铝合金中的含量为0.08wt％～0.3wt％；在其他的实施例中，Cr在所述铝合金中的含量为0.15wt％～0.25wt％；在另外的实施例中，Cr在所述铝合金中的含量为0.18wt％～0.22wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有Ewt％的Zn，0＜E≤0.1。在本发明的实施例中，Zn在所述铝合金中的含量为0.02wt％～0.08wt％；在其他的实施例中，Zn在所述铝合金中的含量为0.04wt％～0.06wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有Gwt％的Ti，0＜G≤0.15。在本发明的实施例中，Ti在所述铝合金中的含量为0.02wt％～0.12wt％；在其他的实施例中，Ti在所述铝合金中的含量为0.04wt％～0.1wt％；在另外的实施例中，Ti在所述铝合金中的含量为0.06wt％～0.08wt％。
在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0～0.01wt％的Pb。在本发明的实施例中，Pb在所述铝合金中的含量为0.002wt％～0.008wt％；在其他的实施例中，Pb在所述铝合金中的含量为0.004wt％～0.006wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0～0.002wt％的Na。在本发明的实施例中，Na在所述铝合金中的含量为0.0005wt％～0.0015wt％；在其他的实施例中，Na在所述铝合金中的含量为0.0008wt％～0.0012wt％。在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中含有0～0.005wt％的Ga。在本发明的实施例中，Ga在所述铝合金中的含量为0.001wt％～0.004wt％；在其他的实施例中，Ga在所述铝合金中的含量为0.002wt％～0.003wt％。
在本发明中，所述汽车结构件用6系铝合金目标成分中Al的含量为100wt％与上述Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、Pb、Na和Ga元素质量含量总和的差值。在本发明的实施例中，所述铝合金中Al的含量为100wt％与上述Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti元素质量含量总和的差值。在本发明的实施例中，所述铝合金中的杂质总含量≤0.15wt％，所述杂质为除Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、Pb、Na、Ga和Al以外的金属。在本发明的实施例中，所述铝合金中的单种杂质的含量≤0.05wt％。
本发明将Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源按目标成分进行配比后熔铸，得到汽车结构件用6系铝合金。本发明对所述Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的Si单质、Fe单质、Cu单质、Mn单质、Mg单质、Cr单质、Zn单质、Ti单质、Pb单质、Na单质、Ga单质和Al单质即可。本发明对所述Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得，如可采用市售的金属硅、纯铁、纯铜、纯锰、纯镁、纯铬、纯锌、纯钛、纯铅、纯钠以及纯铝即可。在本发明中，汽车结构件用6系铝合金中含有Pb、Na、Ga时，可以在制备过程中添加Pb源、Na源或Ga源，也可以利用上述Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源和Al源中带有的杂质元素或者制备过程中引入的杂质元素Pb、Na或Ga使制备得到的汽车结构件用6系铝合金中含有Pb、Na、Ga。
在本发明的实施例中，所述熔铸的温度为800℃～1100℃；在其他的实施例中，所述熔铸的温度为900℃～1000℃；在另外的实施例中，所述熔铸的温度为930℃～970℃。在本发明的实施例中，所述熔铸的时间为20分钟～60分钟；在其他的实施例中，所述熔铸的时间为30分钟～50分钟；在另外的实施例中，所述熔铸的时间为35分钟～45分钟。
在本发明的实施例中，所述熔铸完成后，可以将得到的铸锭依次进行热轧和冷轧，进一步提高制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能。在本发明的实施例中，所述热轧的温度为200℃～300℃；在其他的实施例中，所述热轧的温度为220℃～280℃；在另外的实施例中，所述热轧的温度为240℃～260℃。在本发明的实施例中，所述热轧的轧制厚度为5mm～9mm；在其他的实施例中，所述热轧的轧制厚度为6mm～8mm；在另外的实施例中，所述热轧的厚度为7.5mm～8.5mm。在本发明的实施例中，通过控制热轧的温度以及轧制厚度能够增加后续冷轧的变形量。
在本发明的实施例中，在进行热轧之前可以将得到的铸锭进行铣面，使铸锭形成平面以进行更好的热轧。本发明对所述铣面的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的方法，采用端铣、周铣或两者兼有的方式进行铣面即可。
在本发明的实施例中，所述热轧完后，可以将热轧后的产品进行冷轧。在本发明的实施例中，所述冷轧的温度为20℃～30℃。在本发明的实施例中，所述冷轧的变形量为50％～70％；在其他的实施例中，所述冷轧的变形量为55％～65％；在另外的实施例中，所述冷轧的变形量为58％～62％。
在本发明的实施例中，通过对熔铸后的铝合金铸锭进行热轧和冷轧，能够使制备得到的汽车结构件用6系铝合金具有适宜的晶粒度，从而进一步提高铝合金的性能。
在本发明的实施例中，所述冷轧完成后，将得到的冷轧产品进行固溶处理，进一步提高汽车结构件用6系铝合金的力学性能并增强其耐腐蚀性能。在本发明的实施例中，所述固溶处理的温度为500℃～600℃；在其他的实施例中，所述固溶处理的时间为520℃～580℃；在另外的实施例中，所述固溶处理的时间为540℃～560℃。在本发明的实施例中，所述固溶处理的时间为1小时～3小时；在其他的实施例中，所述固溶处理的时间为1.5小时～2.5小时；在另外的实施例中，所述固溶处理的时间为2小时。在本发明的实施例中，所述固溶处理过程中的冷却方式为水冷。
在本发明的实施例中，将熔铸后的铝合金依次进行热轧、冷轧以及固溶处理，通过对铝合金制备工艺的优化，使制备得到的汽车结构件用6系铝合金具有更好的性能。
在本发明的实施例中，所述固溶处理结束后，将得到的固溶处理后的产品进行剪裁，得到所需形状的汽车结构件用6系铝合金。
在本发明的实施例中，所述方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的晶粒尺寸为Lμm，0＜L≤50；在其他的实施例中，所述方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的晶粒尺寸为10μm～40μm；在另外的实施例中，所述方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的晶粒尺寸为20μm～30μm。
本发明提供的方法制备得到的铝合金尤其适用于应用在汽车结构件上。
按照GB/T3246-2002《变形铝及铝合金制品组织检验方法》的标准，测试本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的晶粒尺寸，检测结果为，本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的晶粒尺寸＜50μm。
按照GB/T228-2010《金属材料拉伸试验》的标准，测试本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的塑性延伸强度(Rp0.2)、抗拉强度(Rm)、均匀延伸率(Ag)和总延伸率(A50)，检测结果为，本发明提供的方法制备得到的铝合金的塑性延伸强度为110N/mm2～150N/mm2，抗拉强度≥205N/mm2，均匀延伸率＞14％，总延伸率＞18％。
按照GB/T5027-2007《金属材料薄板和薄带塑性应变比(r值)的测定》的标准，测试本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的塑性应变比(F(10％))，检测结果为，本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的塑性应变比＞0.59。
按照GB/T5028-2008《金属材料薄板和薄带拉伸应***化指数(n值)的测定》的标准，测试本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的拉伸应***化指数(n(5％～Ag-1％))，检测结果为，本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金的拉伸应***化指数＞0.17。
本发明以下实施例所用原料均为市售商品。
实施例1
将金属硅、纯铁、纯铜、纯锰、纯镁、纯铬、纯锌、纯钛、纯铅、纯钠、纯镓和纯铝在900℃下进行40分钟的熔铸，得到铸锭；
将得到的铸锭进行铣面后在240℃下进行热轧，所述热轧过程中的轧制厚度为7mm；
将热轧后的产品在室温下进行冷轧，所述冷轧过程中的变形量为60％；
将冷轧后的产品在530℃下进行2小时的固溶处理，所述固溶处理过程中的冷却方式为水冷；
将固溶处理后的产品进行剪裁，得到汽车结构件用6系铝合金。
检测本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分，检测结果如表1所示，表1为本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分。
表1本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能和晶粒尺寸，测试结果如表2所示，表2为本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸。
表2本发明实施例1制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸
实施例2
将金属硅、纯铁、纯铜、纯锰、纯镁、纯铬、纯锌、纯钛、纯铅、纯钠、纯镓和纯铝在800℃下进行60分钟的熔铸，得到铸锭；
将得到的铸锭进行铣面后在200℃下进行热轧，所述热轧过程中的轧制厚度为9mm；
将热轧后的产品在室温下进行冷轧，所述冷轧过程中的变形量为50％；
将冷轧后的产品在500℃下进行3小时的固溶处理，所述固溶处理过程中的冷却方式为水冷；
将固溶处理后的产品进行剪裁，得到汽车结构件用6系铝合金。
检测本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分，检测结果如表3所示，表3为本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分。
表3本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能和晶粒尺寸，测试结果如表4所示，表4为本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸。
表4本发明实施例2制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸
实施例3
将金属硅、纯铁、纯铜、纯锰、纯镁纯铬、纯锌、纯钛、纯铅、纯钠、纯镓和纯铝在1100℃下进行20分钟的熔铸，得到铸锭；
将得到的铸锭进行铣面后在300℃下进行热轧，所述热轧过程中的轧制厚度为5mm；
将热轧后的产品在室温下进行冷轧，所述冷轧过程中的变形量为70％；
将冷轧后的产品在600℃下进行1小时的固溶处理，所述固溶处理过程中的冷却方式为水冷；
将固溶处理后的产品进行剪裁，得到汽车结构件用6系铝合金。
检测本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分，检测结果如表5所示，表5为本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分。
表5本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的成分
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能和晶粒尺寸，测试结果如表6所示，表6为本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸。
表6本发明实施例3制备得到的汽车结构件用6系铝合金的力学性能及晶粒尺寸
由以上实施例可知，本发明提供了一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法，包括：将Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源按照目标成分进行配比后熔铸，得到汽车结构件用6系铝合金；所述目标成分为：0.4wt％～0.8wt％的Si；Awt％的Fe，0＜A≤0.3；0.15wt％～0.25wt％的Cu；Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；0.8wt％～1.2wt％的Mg；0.04wt％～0.35wt％的Cr；Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；0～0.01wt％的Pb；0～0.002wt％的Na；0～0.005Ga的Ga；余量为Al。本发明提供的方法通过控制制备铝合金过程中所用的原料种类以及原料用量，制备得到成分合理的铝合金，通过对铝合金成分进行优化设计，使本发明提供的方法制备得到的汽车结构件用6系铝合金具有较好的力学性能。

Claims (10)

1.一种汽车结构件用6系铝合金的制备方法，包括：
将Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源、Pb源、Na源、Ga源和Al源按照目标成分进行配比后熔铸，得到汽车结构件用6系铝合金；
所述目标成分为：0.4wt％～0.8wt％的Si；Awt％的Fe，0＜A≤0.3；0.15wt％～0.25wt％的Cu；Dwt％的Mn，0＜D≤0.15；0.8wt％～1.2wt％的Mg；0.04wt％～0.35wt％的Cr；Ewt％的Zn，0＜E≤0.1；Gwt％的Ti，0＜G≤0.15；0～0.01wt％的Pb；0～0.002wt％的Na；0～0.005Ga的Ga；余量为Al。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔铸的温度为800℃～1100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔铸完成后，还包括：
将得到的铸锭依次进行热轧和冷轧，得到汽车结构件用6系铝合金。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热轧的温度为200℃～300℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热轧的轧制厚度为5mm～9mm。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷轧的变形量为50％～70％。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将得到的铸锭进行热轧之前，还包括：
将所述铸锭进行铣面，将铣面后的铸锭进行热轧。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷轧完成后，还包括：
将得到的冷轧产物进行固溶处理，得到汽车结构件用6系铝合金。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为500℃～600℃。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固溶处理的时间为1小时～3小时。
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