CN111690846A - 一种超硬6026铝合金型材生产工艺 - Google Patents

一种超硬6026铝合金型材生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超硬6026铝合金型材生产工艺，属于铝合金型材生产技术领域，包括熔铸、均质、挤压、在线淬火和人工时效步骤，其中，合金原料中Mg/Si比值＜1.73，同时保证Cu含量，提高合金强度；挤压温度为515‑530℃，挤压速度为2.8‑3m/min，时效制度选择185℃×10h，在确保6026铝合金型材满足力学标准要求的基础上，提高产品达标率，提高6026铝合金型材的综合力学性能。

Description

一种超硬6026铝合金型材生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金型材生产技术领域，涉及一种超硬6026铝合金型材生产工艺。
背景技术
6026铝合金属于6xxx系铝合金的一种，具有优异的耐腐蚀性，适合阳极氧化处理，提供装饰性。6026铝合金的合金成分与6061铝合金及6082铝合金有较大相似，但根据EN755标准，6061铝合金的力学屈服强度要求不小于240MPa，抗拉强度要求不小于260MPa，6082铝合金的力学屈服强度要求不小于260MPa，抗拉强度要求不小于310MPa，而6026铝合金的力学屈服强度要求不小于300MPa，抗拉强度要求不小于370MPa，6026铝合金的性能要求标准更高。
目前，对于6026铝合金型材的生产仅研究在棒材，且研究成果较少，而对于6026合金型材的研究基本没有，缺少成熟的经验，因而有必要探索研究关于6026铝合金型材的生产工艺，在满足力学要求标准的基础上，找到关键工艺控制点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超硬6026铝合金型材生产工艺，截面图如图1所示，控制合金原料Mg/Si比值＜1.73，同时保证Cu含量，合理选择挤压工艺和时效制度，从合金成分、挤压工艺、时效制度等方面确立合理的生产工艺，在多方位协同作用下获得满足力学要求标准的超硬6061铝合金型材产品。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超硬6026铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：
S1.熔铸：按质量比配制合金原料，其中Mg/Si比值＜1.73；将配制好的合金原料加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为710-760℃，合金原料经高温熔化为铝液后，将铝液铸造成铝棒，铸造温度为730-740℃，铸造速度为20-22mm/min；
S2.均质：将熔铸得到的铝棒放入均质炉中进行均质化热处理，在550℃下保温8小时；
S3.挤压：将均质后的铝棒送入挤压机进行挤压，得到铝合金型材，其中，挤压温度为515-530℃，挤压速度为2.8-3m/min；
S4.在线淬火：将挤压得到的铝合金型材通过穿水方式进行在线淬火，淬火前铝合金型材的温度为527-546℃，淬火后铝合金型材的温度≤50℃；
S5.人工时效：将淬火后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为185℃，时效时间为10小时。
进一步，在步骤S1中，按以下合金组分及质量比配制合金原料：Si：1.18-1.2％，Mg：0.8-0.89％，Fe：0.21-0.22％，Cu：0.37％，Mn：0.75％，Cr：0.17％，Ti：0.06％，Zn：0.02％，Bi：0.66％，其他单个元素≤0.05％，余量：Al。
进一步，在步骤S1中，合金原料按照先高熔点、后低熔点，先大密度、后小密度的顺序进行投料。
进一步，在步骤S1中，对熔炼得到的铝液进行除杂，通过搅拌、扒渣以除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟。
进一步，在步骤S1中，除杂后对铝液进行精炼，向铝液中加入精炼剂，并吹入氩气以使精炼剂与铝液充分接触，静置10-15min，其中，精炼温度控制在730-740℃，精炼剂的用量为1-1.5kg/t Al。
进一步，在步骤S1中，精炼后对铝液进行在线细化，向铝液中加入细化剂，细化剂的用量为0.5-1.5kg/t Al。
进一步，在步骤S1中，细化后采用过滤网对铝液进行过滤处理。
进一步，在步骤S1中，过滤后采用石墨转子对铝液进行除气，并以氩气作为保护气体，石墨转子的转速控制在350-450r/min，温度控制在710-730℃，铝液中氢含量控制在0.2ml/100g Al以内。
进一步，在步骤S1中，将除气后的铝液浇入结晶器，当铝液升至结晶器的石墨环下方的1/3处并保持50-70s时开始铸造。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明合金原料中Mg/Si比值＜1.73，同时保证Cu含量，过剩Mg虽能提升合金的耐蚀性能，但强度和成型性能较低，而过剩Si的存在有利于后续力学性能的提高，在合金中加入Cu元素，可形成强化相(Al2CuMn)，同样可以提高6026铝合金型材的强度。
(2)本发明挤压温度为515-530℃，挤压速度为2.8-3m/min，时效制度选择185℃×10h，在确保6026铝合金型材满足力学标准要求的基础上，提高产品达标率，提高6026铝合金型材的综合力学性能。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为按照本发明公开的生产工艺生产的6026铝合金型材的断面图。
图2为按照本发明公开的生产工艺生产的6026铝合金型材的金相组织示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本实施例：
本实施例提供一种超硬6026铝合金型材(如图1所示，其断面呈工字型)生产工艺，包括以下步骤：
S1.熔铸：按质量比配制合金原料，其中Mg/Si比值＜1.73；将配制好的合金原料加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为710-760℃，合金原料经高温熔化为铝液后，将铝液铸造成铝棒，铸造温度为730-740℃，铸造速度为20-22mm/min；
S2.均质：将熔铸得到的铝棒放入均质炉中进行均质化热处理，在550℃下保温8小时；
S3.挤压：将均质后的铝棒送入挤压机进行挤压，得到铝合金型材，其中，挤压温度为515-530℃，挤压速度为2.8-3m/min；
S4.在线淬火：将挤压得到的铝合金型材通过穿水方式进行在线淬火，淬火前铝合金型材的温度为527-546℃，淬火后铝合金型材的温度≤50℃；
S5.人工时效：将淬火后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为185℃，时效时间为10小时。
具体的，在步骤S1中，按以下合金组分及质量比配制合金原料：Si：1.18-1.2％，Mg：0.8-0.89％，Fe：0.21-0.22％，Cu：0.37％，Mn：0.75％，Cr：0.17％，Ti：0.06％，Zn：0.02％，Bi：0.66％，其他单个元素≤0.05％，余量：Al。
在步骤S1中，合金原料按照先高熔点、后低熔点，先大密度、后小密度的顺序进行投料。对熔炼得到的铝液进行除杂，通过搅拌、扒渣以除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟。除杂后对铝液进行精炼，向铝液中加入精炼剂，并吹入氩气以使精炼剂与铝液充分接触，静置10-15min，其中，精炼温度控制在730-740℃，精炼剂的用量为1-1.5kg/t Al。精炼后对铝液进行在线细化，向铝液中加入细化剂，细化剂的用量为0.5-1.5kg/tAl。细化后采用过滤网对铝液进行过滤处理。过滤后采用石墨转子对铝液进行除气，并以氩气作为保护气体，石墨转子的转速控制在350-450r/min，温度控制在710-730℃，铝液中氢含量控制在0.2ml/100g Al以内。将除气后的铝液浇入结晶器，当铝液升至结晶器的石墨环下方的1/3处并保持50-70s时开始铸造。
在步骤S1中，过剩Mg虽能提升6026铝合金的耐蚀性能，但同时导致6026铝合金的强度和成型性能较差，而过剩Si的存在则有利于后续综合力学性能的提高，此外，在合金中加入Cu元素，可形成强化相(Al2CuMn)，也可以提高合金的强度；较6061铝合金而言，6026铝合金具有更高的Si含量，较6082铝合金而言，6026铝合金具有更高的Cu含量，因此，为保证6026铝合金的力学性能，应使合金中Si过剩，其Mg/Si比值＜1.73，同时保证Cu含量。
在步骤S2中，均质化热处理的目的是消除或减少晶内偏析，提高材料热变形和冷变形能力，使β相转变为α相，同时还可以消除铝棒在凝固时产生的内应力，从而提高挤压性能和改善表面处理性能。
铝棒均质化的过程是铝棒中发生溶解-球化-析出这三个相辅相成的过程。在高温作用下，Cu、Mg、Si等具有较大扩散系数的元素组成的不平衡共晶和可溶金属间化合物溶解，使化学成分变的均匀，消除了晶内偏析；而对于一些在均质化过程中不溶解的金属化合物或复杂平衡相，通常以骨骼状分枝结构存在于合金中，均质化有利于使其转变为致密的球化组织；对于为提高合金力学性能添加的难溶元素(如Mn、Cr等)，均质化使其以二次金属间化合物的形式从固溶体中析出。
合金时效过程即为过饱和固溶体的分解脱溶过程，即GP区→过渡相→稳定相的过程。合金经淬火加热、快速冷却后，形成过饱和固溶体。随着时效温度的升高，或时效时间的延长，大于临界尺寸的GP区发生长大，形成过渡相，与母体保持共格关系，有效阻碍金属晶体的变形，从而提高合金的强度；当时效温度继续升高或时间进一步延长，过渡相转变为稳定相，此时强度达到最大值，最后开始下降。175℃×8h时效状态下，合金中的过渡相并未完全转化为稳定相，强度并未达到最佳值，提高时效温度并延长时间后，强度继续提高，因此该合金的最佳时效制度为185℃×10h。
检测制得的6026铝合金在185℃×10h时效后的晶粒度等级，如图2所示，基体晶粒度等级G＝6.5级，无过烧。工业生产上采用晶粒度等级作为衡量晶粒大小的量度标准，等级越大说明晶粒尺寸越小。根据标准晶粒度分级，G＝6.5级属于细晶粒。
对比例1：
对比例1与本实施例的区别在于挤压参数有所不同，铝合金型材的力学性能结果分别见表1和表2：
表1：以本实施例的生产工艺所得铝合金型材的力学性能
Figure BDA0002579746520000041
Figure BDA0002579746520000051
表2：以比例1的生产工艺所得铝合金型材的力学性能
Figure BDA0002579746520000052
由表1和表2可见，对比例1中挤压温度比本实施例低，挤压速度比本实施例高，在对比例1低温高速的挤压工艺下，所得铝合金型材产品的试样未全部达到力学标准要求，产品达标率较低；相较而言，采用本实施例提供的生产工艺，各试样的屈服强度在358MPa以上，抗拉强度在390MPa以上，较多地超出标准值，具有更好的综合力学性能，大大提高产品达标率。
对比例2：
对比例2与本实施例的区别在于时效制度不同，对比例2采用175℃×8h时效制度，本实施例采用185℃×10h时效制度，以对比例2的生产工艺所得铝合金型材的力学性能结果见表3(以本实施例的生产工艺所得铝合金型材的力学性能结果在表1中已示出)：
表3：以对比例2的生产工艺所得铝合金型材的力学性能
Figure BDA0002579746520000053
Figure BDA0002579746520000061
由表3可见，对比例2采用175℃×8h时效制度的情况下，各试样的抗拉强度仅略微超过标准要求，具有不稳定性。对比表1所示，本实施例采用175℃×8h时效制度，各试样的屈服强度和抗拉强度均有所提高，在确保6026铝合金型材满足力学标准要求的基础上，获得一种超硬6026铝合金型材。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.熔铸：按质量比配制合金原料，其中Mg/Si比值＜1.73；将配制好的合金原料加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为710-760℃，合金原料经高温熔化为铝液后，将铝液铸造成铝棒，铸造温度为730-740℃，铸造速度为20-22mm/min；
S2.均质：将熔铸得到的铝棒放入均质炉中进行均质化热处理，在550℃下保温8小时；
S3.挤压：将均质后的铝棒送入挤压机进行挤压，得到铝合金型材，其中，挤压温度为515-530℃，挤压速度为2.8-3m/min；
S4.在线淬火：将挤压得到的铝合金型材通过穿水方式进行在线淬火，淬火前铝合金型材的温度为527-546℃，淬火后铝合金型材的温度≤50℃；
S5.人工时效：将淬火后的铝合金型材进行人工时效，时效温度为185℃，时效时间为10小时。
2.如权利要求1所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，按以下合金组分及质量比配制合金原料：Si：1.18-1.2％，Mg：0.8-0.89％，Fe：0.21-0.22％，Cu：0.37％，Mn：0.75％，Cr：0.17％，Ti：0.06％，Zn：0.02％，Bi：0.66％，其他单个元素≤0.05％，余量：Al。
3.如权利要求1所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，合金原料按照先高熔点、后低熔点，先大密度、后小密度的顺序进行投料。
4.如权利要求1所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，对熔炼得到的铝液进行除杂，通过搅拌、扒渣以除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟。
5.如权利要求4所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，除杂后对铝液进行精炼，向铝液中加入精炼剂，并吹入氩气以使精炼剂与铝液充分接触，静置10-15min，其中，精炼温度控制在730-740℃，精炼剂的用量为1-1.5kg/t Al。
6.如权利要求5所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，精炼后对铝液进行在线细化，向铝液中加入细化剂，细化剂的用量为0.5-1.5kg/t Al。
7.如权利要求6所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，细化后采用过滤网对铝液进行过滤处理。
8.如权利要求7所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，过滤后采用石墨转子对铝液进行除气，并以氩气作为保护气体，石墨转子的转速控制在350-450r/min，温度控制在710-730℃，铝液中氢含量控制在0.2ml/100g Al以内。
9.如权利要求8所述的超硬6026铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，将除气后的铝液浇入结晶器，当铝液升至结晶器的石墨环下方的1/3处并保持50-70s时开始铸造。
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