CN111041298A - 一种高强度超硬6061铝合金棒 - Google Patents

一种高强度超硬6061铝合金棒 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度超硬6061铝合金棒，包括以下质量份数的各组分：Si0.68～0.78；Fe0.45～0.5；Cu0.433～0.38；Mg0.88～0.98；Cr0.25～0.30；Ti0.06～0.13；单个杂质≤0.05，杂质总量≤0.15，余量为Al；本发明通过严格控制Si、Mg元素以及Cu元素的配比来提高合金的机械强度，精炼细化材料晶粒组织，加入Fe、Cr元素优化挤出棒材的晶粒度，使得棒材的强度进一步提高，最终材料抗拉伸强度可达400Mpa以上，材料硬度可达HB115以上。

Description

一种高强度超硬6061铝合金棒
技术领域
本发明涉及一种高强度超硬6061铝合金棒。
背景技术
6061铝合金是典型的中等强度Al-Mg-Si系铝合金，具有良好的抗腐蚀性和可焊接性，广泛应用于要求一定强度和抗腐蚀性的工业结构中，比如卡车、船舶和家具等，是一种很有前途的铝合金。普通6061铝合金的硬度通常为HB90～110，其抗拉伸强度国家标准为265Mpa以上，实际生产的6061/T6材料的抗拉伸强度是310MPa～360MPa左右；为了扩大6061铝合金的应用范围，需要进一步提高6061铝合金棒的强度和硬度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中普通6061铝合金的硬度通常为HB90～110，其抗拉伸强度通常为260～300左右的缺陷，提供一种高强度超硬6061铝合金棒。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种高强度超硬6061铝合金棒，包括以下质量份数的各组分：Si0.68～0.78；Fe0.45～0.5；Cu 0.433～0.38；Mg 0.88～0.98；Cr 0.25～0.30；Ti 0.06～0.13；单个杂质≤0.05，杂质总量≤0.15，余量为Al；
该铝合金棒的制备方法包括以下步骤：熔化铝锭、扒渣、配合金、精炼、静置、铸造、均质化、挤压和人工时效；
挤压时，将挤压模具加热至470～490℃，铸锭加热至530～540℃进入挤压筒挤压，棒材的挤出速度为8～20m/min，在挤压出口采用循环水槽对挤出棒材进行在线冷却，冷却水温控制＜40℃；
进一步的，熔化时选用GB/T1196-2008标准中的Al99.70牌号的铝锭，投入炉内加温至720～760℃熔化。
进一步的，扒渣时在735±20℃时将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌10-15分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；扒渣时打渣剂的加入量为每吨0.3Kg。
进一步的，配合金时熔体温度730～760℃时加入，其中，硅、铁、铜、铬采用合金形式加入，镁锭选用国家标准GB/T3499-2003，镁含量≥99.80％；加入合金后，加入钛硼细化剂，用量为0.35～0.45公斤/吨铝，加入后搅拌10～15分钟使熔体内各成分均匀混合。
进一步的，精炼时熔体温度720-740℃时采用氩气喷粉精炼，选用氩气含量99.7％以上的高纯氩气的，喷气流量为1.0～1.8m3/h，精炼时间为25分钟，喷粉精炼剂要求Na:<0.5％，用量为1.5～2公斤/吨铝，精炼完后将液面浮渣扒除；精炼后熔体静置20-25分钟。
进一步的，铸造时熔体温度为720～760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸锭晶粒细化，加入速度为2m/min～3m/min，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用30PPi+50PPi两层陶瓷过滤板进行双级过滤净化熔体；最后通过热顶铸造方式铸造得到圆铸锭。
进一步的，其中均质化时，铸锭的加热温度为565～580℃，保温5小时后进入冷却室采用喷雾冷却，得到均质后的铸锭。
进一步的，人工时效时将固溶处理后的棒材在160～175℃下保温6～8小时，进行人工时效。
本发明所达到的有益效果是：本发明通过严格控制Si、Mg元素以及Cu元素的配比来提高合金的机械强度，精炼细化材料晶粒组织，加入Fe、Cr元素优化挤出棒材的晶粒度，使得棒材的强度进一步提高，最终材料抗拉伸强度可达400Mpa以上，材料硬度可达HB115以上。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为510℃挤压的样品组织；
图2为535挤压的样品组织。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种高强度超硬6061铝合金棒，包括以下质量份数的各组分：Si0.68～0.78；Fe0.45～0.5；Cu 0.433～0.38；Mg 0.88～0.98；Cr 0.25～0.30；Ti 0.06～0.13；单个杂质≤0.05，杂质总量≤0.15，余量为Al；
该铝合金棒的制备方法包括以下步骤：熔化铝锭、扒渣、配合金、精炼、静置、铸造、均质化、挤压和人工时效；
挤压时，将挤压模具加热至470～490℃，铸锭加热至530～540℃进入挤压筒挤压，棒材的挤出速度为8～20m/min，在挤压出口采用循环水槽对挤出棒材进行在线冷却，冷却水温控制＜40℃；
熔化时选用GB/T1196-2008标准中的Al99.70牌号的铝锭，投入炉内加温至720～760℃熔化。
扒渣时在735±20℃时将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌10-15分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；扒渣时打渣剂的加入量为每吨0.3Kg。
配合金时熔体温度730～760℃时加入，其中，硅、铁、铜、铬采用合金形式加入，镁锭选用国家标准GB/T3499-2003，镁含量≥99.80％；加入合金后，加入钛硼细化剂，用量为0.35～0.45公斤/吨铝，加入后搅拌10～15分钟使熔体内各成分均匀混合。
精炼时熔体温度720-740℃时采用氩气喷粉精炼，选用氩气含量99.7％以上的高纯氩气的，喷气流量为1.0～1.8m3/h，精炼时间为25分钟，喷粉精炼剂要求Na:<0.5％，用量为1.5～2公斤/吨铝，精炼完后将液面浮渣扒除；精炼后熔体静置20-25分钟。
铸造时熔体温度为720～760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸锭晶粒细化，加入速度为2m/min～3m/min，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用30PPi+50PPi两层陶瓷过滤板进行双级过滤净化熔体；最后通过热顶铸造方式铸造得到圆铸锭。
均质化时，铸锭的加热温度为565～580℃，保温5小时后进入冷却室采用喷雾冷却，得到均质后的铸锭。
人工时效时将固溶处理后的棒材在160～175℃下保温6～8小时，进行人工时效。
实施例1-3的合金成分配比
实施例 Si Fe Cu Mg Cr Ti
实施例1 0.697 0.463 0.351 0.91 0.274 0.08
实施例2 0.721 0.468 0.349 0.92 0.269 0.09
实施例3 0.734 0.458 0.357 0.9 0.281 0.O8
实施例1-3的挤压温度和性能测定
实施例 挤压温度 挤出棒材规格(mm) 抗拉强度 硬度HB
实施例1 535 D20 405 107
实施例2 534 D26 400 102
实施例3 536 D39 409 104
6061合金通常的挤压温度是460-520，我们将510℃温度挤压在线水冷的棒材，和535℃挤压在线水冷的棒材经过170℃，8小时时效后得到T6棒材进行高倍对比：图1为510℃样品的组织，可以看出材料横截面组织局部区域存在类似贫元素区的特征，这种类似贫元素区的特征不利于材料强度提高。图2为535挤压棒材，则观察不到类似特征。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：Si0.68～0.78；Fe0.45～0.5；Cu 0.433～0.38；Mg 0.88～0.98；Cr 0.25～0.30；Ti 0.06～0.13；单个杂质≤0.05，杂质总量≤0.15，余量为Al；
该铝合金棒的制备方法包括以下步骤：熔化铝锭、扒渣、配合金、精炼、静置、铸造、均质化、挤压和人工时效；
挤压时，将挤压模具加热至470～490℃，铸锭加热至530～540℃进入挤压筒挤压，棒材的挤出速度为8～20m/min，在挤压出口采用循环水槽对挤出棒材进行在线冷却，冷却水温控制＜40℃。
2.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，熔化时选用GB/T1196-2008标准中的Al99.70牌号的铝锭，投入炉内加温至720～760℃熔化。
3.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，扒渣时在735±20℃时将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌10-15分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；扒渣时打渣剂的加入量为每吨0.3Kg。
4.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，配合金时熔体温度730～760℃时加入，其中，硅、铁、铜、铬采用合金形式加入，镁锭选用国家标准GB/T3499-2003，镁含量≥99.80％；加入合金后，加入钛硼细化剂，用量为0.35～0.45公斤/吨铝，加入后搅拌10～15分钟使熔体内各成分均匀混合。
5.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，精炼时熔体温度720-740℃时采用氩气喷粉精炼，选用氩气含量99.7％以上的高纯氩气的，喷气流量为1.0～1.8m3/h，精炼时间为25分钟，喷粉精炼剂要求Na:<0.5％，用量为1.5～2公斤/吨铝，精炼完后将液面浮渣扒除；精炼后熔体静置20-25分钟。
6.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，铸造时熔体温度为720～760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中加入Al5Ti1B铝钛硼线对铸锭晶粒细化，加入速度为2m/min～3m/min，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用30PPi+50PPi两层陶瓷过滤板进行双级过滤净化熔体；最后通过热顶铸造方式铸造得到圆铸锭。
7.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，其中均质化时，铸锭的加热温度为565～580℃，保温5小时后进入冷却室采用喷雾冷却，得到均质后的铸锭。
8.如权利要求1所述的高强度超硬6061铝合金棒，其特征在于，人工时效时将固溶处理后的棒材在160～175℃下保温6～8小时，进行人工时效。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113046604A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 四川越创铝业有限公司 一种管腔类高强度6系铝合金的制备方法
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