CN112210701B - 一种高导电性能6101b合金挤压型材及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:Si:0.38‑0.40wt%,Fe:0‑0.10wt%,Cu:0.001‑0.003wt%,Mn:0.0035‑0.004wt%,Mg:0.55‑0.59wt%,Zn:0.01‑0.03wt%,Ti:0.005‑0.01wt%,余量为Al及不可避免的杂质。本发明的高导电性能6101B合金挤压型材,在6101的基础上,通过使用合金成分优化,使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺,使制得的高导电性能6101B合金挤压型材具有良好的力学性能和优异的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金型材领域,尤其涉及导电轨用高导电性能铝合金型材领域,具体涉及一种高导电性能6101B合金挤压型材及其加工工艺。
背景技术
由于铝合金具有诸多优点,因而广泛应用于各个领域,不仅成形性强、回收率高、还具有成本低、撞击时不产生火花和导热、导电性能好的优点,在城市轨道交通中作为导电轨应用是其他金属材料不可替代的。6101因其良好的导电率,常作为导电轨首选铝合金,其力学性能(表1)和电导率(表2)须达到YS/T454-2003《铝及铝合金导体》标准要求以上。
表1:6101铝合金型材力学性能要求
表2:导电体(铝合金)的导电性能要求
牌号 | 制造方法或状态 | 导电率/%IACS |
1060 | 铸造、H112 | ≥61 |
1R35 | 铸造、H112 | ≥62 |
1350 | 铸造、H112 | ≥61 |
1100 | 铸造、H112 | ≥61 |
3003 | H16 | ≥32 |
6101 | T6、T6511、T10 | ≥55 |
6063 | T5、T6、T6511、T10 | ≥51 |
6R05 | T6、T6511、T10 | ≥52 |
经过20多年的发展,磁悬浮列车是一种新型的高速有轨地面运输***,开创了铁路运输史上的新时代。磁悬浮运输***是一种介于轮轨铁路和航空之间的一种独特的高速地面运输***。导电轨是城市轨道交通中磁悬浮列车的重要动力传输部件,属高科技含量的产品,它对列车的高速运行、安全可靠等都起着十分重要的作用。对于高导电性能材料,目前世界上只有少数几个国家具备生产能力与工艺,我国在此方面的经验较少,高导电性能材料则完全依赖进口。
随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,城市轨道交通的快速发展,目前国内各大中城市都在大力发展高速地面运输体统。作为一种安全、快速、舒适的“绿色交通工具”,随着国内外对人类赖以生存的地球环保意识的不断加强,磁悬浮列车必将得到不断的普及和快速的发展。因此,导电轨型材的市场需求量将会大幅度增长,市场潜力相当巨大。
如今对于6101合金型材,提出了更高的力学性能和导电性能要求,既要保证高强度力学性能,又要求有优异的导电性能,大大超出国标性能要求。对于该合金的成分优化和加工工艺提出了更高的要求。6101产品的导电率IACS在国内同行业中所能达到的最高水平也就56%左右,要将产品的导电率IACS提升到57%以上,且力学性能保持较高水平。
发明内容
基于上述情况,本发明的目的在于提供一种高导电性能6101B合金挤压型材及其加工工艺。本发明的高导电性能6101B合金挤压型材,在6101的基础上,通过使用合金成分优化,使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺,使制得的高导电性能6101B合金挤压型材具有良好的力学性能和优异的导电性能。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是:
一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:
Si:0.38-0.40wt%,Fe:0-0.10wt%,Cu:0.001-0.003wt%,Mn:0.0035-0.004wt%,Mg:0.55-0.59wt%,Zn:0.01-0.03wt%,Ti:0.005-0.01wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
当其他合金元素加入铝中时,由于铝原子的位错会产生对原始晶格的影响,这种位错使电子通过材料的过程变得更加困难,电导率降低。此外,金中的元素会以不同形式析出,位错也会增加,这些都会增加自由电子移动的困难,最终导致铝合金基体的电导率下降。
合金元素含量对纯铝电导率也有一定影响。通常,合金随着溶质原子浓度的增大,点阵畸变增大,电阻率升高,电导率降低。
净化溶体,降低铁的含量,控制微量的Mn、Zn和Ti元素等的含量,可以大大提高合金的电导率。
优选的,所述高导电性能6101B合金挤压型材的化学成分按重量百分比计为:
Si:0.39wt%,Fe:0.02wt%,Cu:0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.02wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
本发明还提供一种所述的高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝(铝钛硼丝的适量添加,细化晶粒的同时,不至于添加太多造成晶格畸变厉害,减少电子运动阻力,从而有利于提升电导率),进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度720℃-750℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;
13)在铝合金熔液温度为740℃-750℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分,使铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为:
Si:0.39wt%,Fe:0.02wt%,Cu:0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.02wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min,挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃,模具温度420℃-450℃,挤压筒温度410±10℃,压余厚度≥45mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度510℃以上;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度≥250℃/min,矫直的拉伸量控制在0.4%-0.6%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度210±5℃保温12h-13h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
为了使合金获得优异的力学性能,又不得不添加合金元素,所以净化溶体并采用合适的熔铸、挤压和时效工艺变得尤为重要,找到最优化的方案,可以达到力学性能和电导率的一个平衡,既保证合金的力学性能,又具有较高的电导率。
合金中的传导电子在流动中与点阵中的正离子相碰撞而产生散射,这就表示电子在这个地方遭受偏析,其运动收到阻碍,电阻就是由于这种阻碍而造成的。电子波遭受的反射程度越大,合金中电子的平均自由程就越小,则合金的电阻率就越高,电导率越低。
铝合金挤压是个固溶淬火的过程。
合金固溶处理后,得到溶质原子和空位的双重过饱和固溶体。过饱和程度的增加,使固溶体基体晶格产生了较严重的歪扭畸变,基体点阵电子散射源的数量和密度增加,传导电子遭受散射的程度变大,平均自由程变小,导致了电阻率的升高,电导率减小。电阻率与晶体点阵中的点缺陷(如空位、间隙原子)密切相关,点缺陷所引起的点阵畸变也会使传导电子产生散射,从而提高电阻率。
固溶处理在晶界上形成不连续的晶界析出相,导致传导电子在晶界附近传导时受的阻碍作用改变小,从而使电导率升高。时效过程中晶界溶质原子的析出减少,使固溶体基体晶格产生歪扭畸变程度变小,基体点阵电子散射源的数量和密度减少,对传导电子的阻碍作用减小,导致电导率升高。
本发明主要通过以下3个方面使得导电率提高及兼顾力学好:
1)熔铸
一般纯铝的电导率最高,合金元素含量少。6101B为了获得一定合金的强度,必须添加合金元素Si和Mg,合金元素是对电导率有害,因此Si和Mg的含量合适搭配才能获得良好的力学性能和电导率。
此外采用高纯铝,进一步降低合金中的有害杂质元素,从而提高合金的电导率。
在线除气是除去溶体内部的有害气体,减少圆铸锭内部的气体含量,减少基体中的孔位,从而减少电子移动的阻力,可以提高电导率。
熔铸的铝棒均匀化过程,可消除基体内应力和成分偏析,减少点阵畸变的发生,从而使共有电子运动变得容易,提高电导率。
2)铝合金挤压
为了保证合金的强度,选用挤压比较大的挤压机进行挤压,提升有效挤压比可大大改善合金的组织致密度和晶粒度,可以提高合金的强度,但是挤压是一种大的塑性变形方式,挤压过程中的晶格变形越严重,电子散射程度就越强,从而降低了基体的电导率。
铝合金挤压是个固溶淬火的过程。
合金固溶处理后,得到溶质原子和空位的双重过饱和固溶体。过饱和程度的增加,使固溶体基体晶格产生了较严重的歪扭畸变,基体点阵电子散射源的数量和密度增加,传导电子遭受散射的程度变大,平均自由程变小,导致了电阻率的升高,电导率减小。电阻率与晶体点阵中的点缺陷(如空位、间隙原子)密切相关,点缺陷所引起的点阵畸变也会使传导电子产生散射,从而提高电阻率。
固溶处理在晶界上形成不连续的晶界析出相,导致传导电子在晶界附近传导时受的阻碍作用改变小,从而使电导率升高。时效过程中晶界溶质原子的析出减少,使固溶体基体晶格产生歪扭畸变程度变小,基体点阵电子散射源的数量和密度减少,对传导电子的阻碍作用减小,导致电导率升高。
挤压时适当控制圆铸锭温度,以平衡合金的强度和电导率,过低合金强度会降低,过高合金电导率的下降程度会增加。
控制挤压速度较低,减少晶格变形程度,减少合金电导率的下降程度。
挤压过程中保证铝棒清洁,减少杂质元素进入铝基体中,也可以有效提高合金的电导率,如(a)增加压余,减少铝棒缩尾,减少杂质进入合金基体内,提高电导率;(b)改用氮化硼涂料,减少杂质,提高电导率;(c)清理挤压筒,减少挤压筒内的杂质进入合金基体内,提高电导率。
3)时效热处理
铝合金时效热处理后强度会增加,而且电导率也会改变。通常合金的强度越高,电导率的值就会越低。当合金强化时,沉淀相的长大会增加材料的强度,而这些沉淀强化相也会影响电子的移动并降低材料的电导率。
铝合金峰值时效时,过饱和固溶体内的元素全部弥散均匀析出,此时合金的强度最高,但由于弥散析出相的密集分布会阻碍电子移动,故而峰值时效时合金的电导率降低。采用适当的过时效工艺,保证强度的前提下,可以最大化提高合金的电导率,主要是析出相长大,减少析出相的弥散分布,从而降低电子移动阻碍,在强度适中的情况下可以适当提高合金的电导率。
优选的,步骤12)中,所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为16-18wt%,Fe含量为0.1wt%以下;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%。
优选的,步骤13)中,所述搅拌使用电磁搅拌设备仪器对熔体进行顺/逆时针搅拌。
能有效控制成分均匀,主要Mg和Si元素的绝对偏差不超过±0.02%。
优选的,步骤14)中,所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板。
优选的,步骤14)中,所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒(Ф330mm)。
优选的,步骤15)中,进行均质处理时,均质处理工艺的温度控制为570±10℃,保温时间8h。
对所述铝合金棒进行均质处理时,如将均质温度设定过高,实际生产中有出现熔棒的风险,对设备、人身安全的危害极大;如均质温度过低,则无法将合金中低熔点共晶相回熔基体,影响合金性能。发明人经过大量实验最终确定均质处理工艺,温度为570±10℃,保温时间8h。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
本发明的高导电性能6101B合金挤压型材,在6101的基础上,通过使用合金成分优化,使用特定的熔铸、挤压和时效加工工艺,使制得的高导电性能6101B合金挤压型材具有良好的力学性能和优异的导电性能。
本发明制得的高导电性能6101B合金挤压型材,的抗拉强度≥210MPa,屈服强度≥168MPa,伸长率≥6%,导电率IACS≥57%。
1)本发明制得的高导电性能6101B合金挤压型材与传统导电合金6101的力学性能相当,但导电率远高于6101的电导率(标准要求其导电率IACS≥55%,一般行业最高水平导电率IACS≥56%)。本发明制得的高导电性能6101B合金挤压型材完全达到了高力学性能和高导电性能要求。
2)本发明采用了多种熔体净化技术(如采用高纯度原材料提高熔体纯净度、多次熔体精炼减少渣含量、在线除气减少有害气体对电导率的影响、双极过滤减少有害杂质元素),保证了本发明制得的高导电性能6101B合金挤压型材,的抗拉强度≥210MPa,屈服强度≥168MPa,伸长率≥6%,导电率IACS≥57%;对于提高其他合金和生产具有重要指导意义和借鉴思路。
3)本发明制得的高导电性能6101B合金挤压型材性能满足标准的要求下,导电率由行业内的普遍水平56提升至57以上,实现了较大的突破,技术指标达到国内领先水平。电导率的提升对于导电轨应用过程中能耗的节约,具有较大经济效益。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均从常规商业途径获得,或以常规方法制备。
实施例1:
一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:
Si:0.38-0.40wt%,Fe:0-0.10wt%,Cu:0.001-0.003wt%,Mn:0.0035-0.004wt%,Mg:0.55-0.59wt%,Zn:0.01-0.03wt%,Ti:0.005-0.01wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
优选的,所述高导电性能6101B合金挤压型材的化学成分按重量百分比计为:
Si:0.39wt%,Fe:0.02wt%,Cu:0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.02wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
本发明还提供一种所述的高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝,进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度720℃-750℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;
13)在铝合金熔液温度为740℃-750℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分,使铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为:
Si:0.39wt%,Fe:0.02wt%,Cu:0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.02wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min,挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃,模具温度420℃-450℃,挤压筒温度410±10℃,压余厚度≥45mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度510℃以上;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度≥250℃/min,矫直的拉伸量控制在0.4%-0.6%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度210±5℃保温12h-13h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
优选的,步骤12)中,所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为16-18wt%,Fe含量为0.1wt%以下;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%。
优选的,步骤14)中,所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板。
优选的,步骤14)中,所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒(Ф330mm)。
优选的,步骤15)中,进行均质处理时,均质处理工艺的温度控制为570±10℃,保温时间8h。
实施例2:
一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:
Si:0.38wt%,Fe:00.6wt%,Cu:0.001wt%,Mn:0.0035wt%,Mg:0.55wt%,Zn:0.01wt%,Ti:0.005wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中,所述的高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝,进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度720℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;
13)在铝合金熔液温度为740℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在700℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度4m/min,挤压成型时圆铸棒温度480℃,模具温度420℃,挤压筒温度400℃,压余厚度45mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度510℃;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度250℃/min,矫直的拉伸量控制在0.4%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度205℃保温13h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
在本实施例中,步骤12)中,所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为16wt%,Fe含量为0.08wt%;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%。
在本实施例中,步骤14)中,所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板。
在本实施例中,步骤14)中,所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒(Ф330mm)。
在本实施例中,步骤15)中,进行均质处理时,均质处理工艺的温度控制为560℃,保温时间8h。
实施例3:
一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:
Si:0.40wt%,Fe:0.03wt%,Cu:0.003wt%,Mn:0.004wt%,Mg:0.59wt%,Zn:0.03wt%,Ti:0.01wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中,所述的高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝,进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度750℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;
13)在铝合金熔液温度为750℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度6m/min,挤压成型时圆铸棒温度510℃,模具温度450℃,挤压筒温度420℃,压余厚度55mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度520℃;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度300℃/min,矫直的拉伸量控制在0.6%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度215℃保温12h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
在本实施例中,步骤12)中,所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为18wt%,Fe含量为0.06wt%;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%。
在本实施例中,步骤14)中,所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板。
在本实施例中,步骤14)中,所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒(Ф330mm)。
在本实施例中,步骤15)中,进行均质处理时,均质处理工艺的温度控制为580℃,保温时间8h。
实施例4:
一种高导电性能6101B合金挤压型材,其化学成分按重量百分比计为:
Si:0.39wt%,Fe:0.02wt%,Cu:0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.02wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质。
在本实施例中,所述的高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝,进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度735℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5Kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;
13)在铝合金熔液温度为745℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在710℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度5m/min,挤压成型时圆铸棒温度495℃,模具温度435℃,挤压筒温度410℃,压余厚度50mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度515℃;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度260℃/min,矫直的拉伸量控制在0.5%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度210℃保温12.5h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
在本实施例中,步骤12)中,所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为17wt%,Fe含量为0.04wt%;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%。
在本实施例中,步骤14)中,所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板。
在本实施例中,步骤14)中,所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒(Ф330mm)。
在本实施例中,步骤15)中,进行均质处理时,均质处理工艺的温度控制为570℃,保温时间8h。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的高导电性能6101B合金挤压型材进行性能测试,测试结果如表1所示。
表1
序号 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 伸长率(%) | 电导率 |
实施例2 | 211 | 174 | 6.6 | 57.1 |
实施例3 | 216 | 172 | 6.3 | 57.3 |
实施例4 | 220 | 183 | 6.4 | 57.6 |
从上表可以看出,本发明的高导电性能6101B合金挤压型材的综合力学性能优异。
国标GB/T 6892-2015中规定的6101B-T6状态,合金的抗拉强度≥215MPa,屈服强度≥160MPa,伸长率≥6%;本发明的高导电性能6101B合金挤压型材的力学性能接近国标6101B性能,完全满足6101的力学性能要求。其电导率IACS≥57%,远高于YS/T 454-2003《铝及铝合金导体》标准要求6101导电率IACS≥55%。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种高导电性能6101B合金挤压型材的加工工艺,其特征在于,包括下列步骤:
1)熔铸:
11)将纯度大于等于99.9%的原铝锭清洗干净,并把所述原铝锭叉到炉门前烘烤干燥;
12)将经步骤11)处理后的所述原铝锭送入熔炼炉,并加入高纯铝硅中间合金锭、高纯工业镁锭和铝钛硼丝,进行熔炼,精炼所需的氮气纯度要求达到99.99%以上;熔炼过程中,控制熔炼温度720℃-750℃,待金属熔化彻底,精炼4次,每次精炼至少25分钟以上,精炼剂使用量按照2.5kg/吨,扒渣;熔炼过程中炉膛温度控制在1100℃以下;所述高纯铝硅中间合金锭中Si含量为16-18wt%,Fe含量为0.1wt%以下;所述高纯工业镁锭的纯度大于等于99.%;
13)在铝合金熔液温度为740℃-750℃的条件下,搅拌控制成分均匀,并微调铝合金熔液的化学成分,使铝合金熔液的化学成分按重量百分比计为:
Si:0.38-0.39wt%,Fe:0-0.02wt%,Cu:0.001-0.002wt%,Mn:0.0038wt%,Mg:0.57wt%,Zn:0.01-0.03wt%,Ti:0.0075wt%,余量为Al及不可避免的杂质;
14)静置30min后,开始放水,先通过在线除气设备去除熔体内的氢,然后进行双极过滤,然后在700℃-720℃温度下使用同水平半连续热顶铸造,铸成挤压需要的铝合金棒;所述进行双极过滤为采用两道陶瓷过滤板进行过滤,第一道采用60目过滤板,第二道采用80目过滤板;所述铝合金棒为圆柱形的铝合金棒;
15)将步骤14)得到的所述铝合金棒进行均质处理;均质处理工艺的温度控制为570±10℃,保温时间8h;
2)将步骤1)得到的所述铝合金棒在4000T的正向挤压机上进行挤压,所述挤压成型步骤中挤压速度4-6m/min,挤压成型时圆铸棒温度480℃-510℃,模具温度420℃-450℃,挤压筒温度410±10℃,压余厚度≥45mm,每隔20条短棒清理一次挤压筒内部,出料口温度510℃以上;采用喷水冷却工艺进行在线淬火,冷却速度≥250℃/min,矫直的拉伸量控制在0.4%-0.6%,得到铝合金型材;
3)将步骤2)得到的所述铝合金型材,放置到铝合金时效炉内,进行人工时效,采用过时效工艺进行人工时效,时效工艺为温度210±5℃保温12h-13h,得到所述高导电性能6101B合金挤压型材。
2.一种采用权利要求1所述加工工艺制得的高导电性能6101B合金挤压型材。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3647562A (en) * | 1970-04-01 | 1972-03-07 | Southwire Co | Method of the preparation of a solid insulated conductor |
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---|---|---|---|---|
US3647562A (en) * | 1970-04-01 | 1972-03-07 | Southwire Co | Method of the preparation of a solid insulated conductor |
JP2006257505A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Kobe Steel Ltd | 伸びフランジ性に優れたアルミニウム合金板 |
CN102329999A (zh) * | 2011-07-30 | 2012-01-25 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种导电铝合金型材的制造方法 |
CN104120373A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-10-29 | 山东裕航特种合金装备有限公司 | 一种电力设备用6063t6铝合金大规格棒材制造方法 |
CN106854708A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-16 | 广东华昌铝厂有限公司 | 导电轨铝合金型材的生产方法 |
CN110983124A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 营口忠旺铝业有限公司 | 一种高导电率6系铝合金及其生产工艺 |
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