CN112708811A - 一种铝合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铝合金及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112708811A
CN112708811A CN202011498379.5A CN202011498379A CN112708811A CN 112708811 A CN112708811 A CN 112708811A CN 202011498379 A CN202011498379 A CN 202011498379A CN 112708811 A CN112708811 A CN 112708811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
percent
treatment
temperature
extrusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011498379.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112708811B (zh
Inventor
丁小理
周旺
张兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Hoshion Industrial Aluminium Co ltd
Original Assignee
Guangdong Hoshion Industrial Aluminium Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Hoshion Industrial Aluminium Co ltd filed Critical Guangdong Hoshion Industrial Aluminium Co ltd
Priority to CN202011498379.5A priority Critical patent/CN112708811B/zh
Publication of CN112708811A publication Critical patent/CN112708811A/zh
Priority to AU2021103058A priority patent/AU2021103058A4/en
Application granted granted Critical
Publication of CN112708811B publication Critical patent/CN112708811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种铝合金及其制备方法和应用。本发明提供的铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：Cu 0.08～0.12％、Mn 0.07～0.10％、Si 0.08～0.12％、Mg 0.15～0.20％、Li 0.02～0.06％、Ti 0.005～0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％。实施例表明，本发明提供的铝合金的抗拉强度为152～170MPa；挤压后挤出品表面光滑、无撕裂，挤压性能优良，可以满足薄壁小空腔结构用型材对抗拉强度和挤压性能的需求。

Description

一种铝合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于合金技术领域，特别涉及一种铝合金及其制备方法和应用。
背景技术
热交换器(亦称为换热器或热交换设备)是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用，有多个长方形平行通道。为提高传热效果，热交换器的长方形平行通道越来越小，以增大比表面积，提高散热面积；同时，热交换器的铝合金型材壁厚越来越薄。例如，目前热交换器的长方形平行通道最小面积为2mm2，壁厚为0.5mm，这种薄壁小空腔结构对热交换器所用的铝合金的挤压性提出了越来越高的要求。
在现有的铝合金中，由于1000系铝合金强度太低，因此虽然具有纯度高、易挤压的优点，但无法满足热交换器的基本强度需求；3000系铝合金在用于长方形空腔小、壁厚薄的热交换器铝合金型材的生产时，形抗力大，且铝合金极易黏附在挤压模具工作带上，导致空腔刮破刮烂，难以挤压出散热通道多而小的薄壁热交换器，因而普遍存在无法挤压成型的问题。目前的铝合金无法在保证良好强度和挤压性能的基础上实现薄壁小空腔结构的生产，也就无法满足热交换器的生产和使用需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝合金及其制备方法，本发明提供的铝合金具有挤压性能优良且抗拉强度高的特点，可以满足薄壁小空腔结构对强度和挤压性能的需求。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：
Cu 0.08～0.12％、Mn 0.07～0.10％、Si 0.08～0.12％、Mg 0.15～0.20％、Li0.02～0.06％、Ti 0.005～0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；
0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％。
优选的，所述不可避免的杂质包括Fe和非Fe杂质，以质量百分含量计，Fe≤0.08％，非Fe杂质中单个元素的含量≤0.05％，非Fe杂质的总含量≤0.15％。
优选的，所述铝合金的抗拉强度为150～170MPa。
优选的，所述铝合金在挤压条件下：极限壁厚为0.5mm；挤压小空腔型材时单个小空腔的极限截面面积为2mm2，小空腔数量为5～50个。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金的制备方法，包括以下步骤：
将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤；
将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、淬火和时效处理，得到所述铝合金。
优选的，所述熔化的温度为740～760℃；
所述精炼的温度为730～780℃，时间为10～40min；
所述晶粒细化处理的温度为710～750℃；
所述在线除气过滤包括依次进行的除气箱过滤、泡沫陶瓷过滤板过滤和管式过滤箱过滤。
优选的，所述均匀化处理的保温温度为520～540℃，保温时间为4～8h。
优选的，所述变形处理的温度为450～500℃。
优选的，所述时效处理的保温温度为200～210℃，保温时间为1～3h。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金或上述技术方案所述制备方法制备的铝合金作为薄壁小空腔结构型材在热交换器中的应用。
本发明提供了一种铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：Cu 0.08～0.12％、Mn 0.07～0.10％、Si 0.08～0.12％、Mg 0.15～0.20％、Li 0.02～0.06％、Ti 0.005～0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％。
在本发明中，Al提供基体合金元素；Cu、Si和Mg具有固溶强化作用，Si和Mg还可析出Mg2Si强化相，增强铝合金的强度；Mn和Li是微合金化元素，Mn及Li可以发生相变反应Al+Mn→MnAl6和Al+Li→Al3Li，生成的Al3Li和MnAl6是热力学稳定的微细弥散相，有利于抑制铝合金再结晶和晶粒长大；Mn的添加同时会有利于不可避免的杂质硬质颗粒球化，促进针条状的含Fe相球化，可以消除Fe杂质元素的负面影响，有利于提高合金的挤压加工性能；Ti有利于细化铸锭的晶粒，改善铝合金的组织成分均匀性。
此外，本发明将Si、Mg和Cu控制在相应的含量范围内，有利于保证铝合金的强度，同时避免铝合金挤压变形抗力大，防止挤压性能的恶化，还可以降低晶界与晶内的电位差，避免应力腐蚀和晶界腐蚀敏感性增大；控制Li和Mn的含量和相互含量关系，有利于确保铝合金在挤压后具有细小的、晶粒等级在5级以上的再结晶组织，有效防止出现较粗大的再结晶组织，或者出现金属间化合物尺寸粗大，形成粗大再结晶组织和纤维晶组织共存的混合晶粒组织，避免铝合金强度和挤压性能的恶化；控制Ti在相应的含量范围内，有利于细化晶粒，防止铸锭中含Ti颗粒聚集长大，挤出品出现白线条纹缺陷、不连续刮烂薄壁的区域而难以持续生产现象的发生，并且防止铸锭晶粒过大(大于500μm)，铸锭成分和组织不均匀现象的发生，避免铝合金挤压加工性能和力学性能的恶化。
实施例测试结果表明，本发明提供的铝合金的抗拉强度为152～170MPa；挤压后挤出品表面光滑、无撕裂，挤压性能优良。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金的制备方法，包括以下步骤：将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤；将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、淬火和时效处理，得到所述铝合金。本发明通过精炼除气除杂和在线除气过滤对熔化所得的铝合金熔液进行深度净化，大幅度提高铝合金熔液的洁净度，降低气体和杂质在铝合金中的夹杂，从根本上减少挤压应用时铝合金型材划伤撕裂的根源；均匀化处理有利于消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素和粗大化合物充分固溶，提高杂质相(Fe)球化率，同时形成细小弥散体；时效处理有助于使铝合金中的强化相析出，提高铝合金的强度。
附图说明
图1为本发明中铝合金的制备方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的铝合金的金相图；
图3为热交换器挤压型材示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种铝合金，以质量百分含量计，包括以下元素：
Cu 0.08～0.12％、Mn 0.07～0.10％、Si 0.08～0.12％、Mg 0.15～0.20％、Li0.02～0.06％、Ti 0.005～0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；
0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.08～0.12％的Cu，优选为0.085～0.115％，更优选为0.09～0.11％。在本发明中，Cu具有固溶强化的作用，有利于提高铝合金的强度；Cu控制在含量范围内，有利于保证铝合金的强度，同时避免铝合金挤压变形抗力大，防止挤压性能的恶化。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.07～0.10％的Mn，优选为0.075～0.095％，更优选为0.08～0.09％。在本发明中，Mn与Al形成MnAl6相，而且Mn的添加有利于Fe相硬质颗粒球化，可以消除Fe杂质元素的负面影响，有利于提高合金的挤压加工性能；将Mn控制在0.07～0.10wt.％，有利于提高铝合金塑性、焊接性、耐热性和耐腐蚀性，同时避免挤压变形抗力大，防止挤压性能的严重恶化。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.08～0.12％的Si，优选为0.085～0.115％，更优选为0.09～0.11％。在本发明中，Si具有固溶强化的作用。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.15～0.20％的Mg，优选为0.155～0.195％，更优选为0.16～0.19％。在本发明中，Mg具有固溶强化的作用，有利于细化铝合金的晶粒度和提高强度；而且，Si和Mg可析出Mg2Si强化相，有利于增强铝合金的强度；将Si和Mg控制在相应的含量范围内，有利于保证铝合金的强度，同时避免铝合金挤压变形抗力大，防止挤压性能的恶化。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.02～0.06％的Li，优选为0.025～0.055％，更优选为0.03～0.05％。在本发明中，Mn及Li可以发生相变反应Al+Mn→MnAl6和Al+Li→Al3Li，生成的Al3Li和MnAl6是热力学稳定的微细弥散相，有利于抑制铝合金再结晶和晶粒长大。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括0.005～0.008％的Ti，优选为0.0055～0.0075％，更优选为0.006～0.007％。在本发明中，Ti有利于细化铸锭的晶粒，改善铝合金的组织成分均匀性；控制Ti在相应的含量范围内，有利于细化晶粒，防止铸锭中含Ti颗粒聚集长大，挤出品出现白线条纹缺陷、不连续刮烂薄壁的区域而难以持续生产现象的发生，并且防止铸锭晶粒过大(大于500μm)，铸锭成分和组织不均匀现象的发生，避免铝合金挤压加工性能和力学性能的恶化。
以质量百分含量计，本发明所述铝合金包括余量的Al和不可避免的杂质。
在本发明中，Al为基体合金元素。
在本发明中，所述不可避免的杂质包括Fe和非Fe杂质。在本发明中，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中Fe优选≤0.08％，更优选≤0.07％，再优选≤0.05％。在本发明中，杂质元素Fe可能形成硬而脆的针状AlFeSi系金属间化合物，该化合物坚硬，会提高挤压难度，并常常成为挤压过程中型材划伤撕裂的根源，恶化铝合金的挤压性。因此，本发明需要严格控制Fe含量，结合控制铝合金中加入0.07～0.10％的Mn，促进针条状的含Fe相球化，消除Fe杂质元素的负面影响。
在本发明中，以质量百分含量计，所述非Fe杂质中单个元素的含量优选≤0.05％，更优选≤0.04％；所述非Fe杂质的总含量优选≤0.15％，更优选≤0.13％，再优选≤0.1％。在本发明中，所述非Fe杂质优选包括Na、Ca、V和B中的一种或多种。
在本发明中，Li和Mn需满足0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％，优选0.125wt.％≤Li+Mn≤0.145wt.％，更优选为0.13wt.％≤Li+Mn≤0.14wt.％。本发明控制Li和Mn的含量关系，有利于确保铝合金在挤压后具有细小的再结晶组织，晶粒等级在5级以上，有效防止出现5级以上较粗大的再结晶组织，或者出现金属间化合物尺寸粗大，形成粗大再结晶组织和纤维晶组织共存的混合晶粒组织，避免铝合金强度和挤压性能的恶化，还有利于平衡铝合金的强度与挤压性之间的关系，满足薄壁小空腔结构对强度和挤压性能的需求。
在本发明中，所述铝合金的抗拉强度优选为150～170MPa。在本发明中，所述铝合金在挤压条件下：极限壁厚优选为0.5mm；挤压小空腔型材时单个小空腔的极限截面面积优选为2mm2，小空腔数量优选为5～50个。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金的制备方法，包括以下步骤：
将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤；
将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、淬火和时效处理，得到所述铝合金。
图1为本发明中铝合金的制备方法流程图，下面结合图1对本发明提供的铝合金的制备方法进行详细说明。
本发明将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤。
本发明将合金原料进行熔炼，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤。
本发明对所述合金原料没有特殊限定，采用任意能够满足所述铝合金元素组成的合金原料即可。
在本发明中，所述熔化的温度优选为740～760℃，更优选为745～755℃；熔化的时间优选为1～5h，更优选为3～4h。在本发明中，所述熔化的设备优选为倾动式熔化炉。本发明通过熔化，得到第一铝合金熔液。
在本发明中，所述精炼优选为将所述第一铝合金熔液、精炼剂和打渣剂混合，在通氩气的条件下进行精炼，得到第二铝合金熔液。在本发明中，所述精炼剂优选为6AB精炼剂；以质量百分含量计，所述6AB精炼剂的元素组成优选包括K15～25％、Na 15～25％、Al 0～10％、Si 2～10％、Cl 10～30％、F 5～20％和余量的杂质。在本发明中，所述精炼剂相对第一铝合金熔液的用量优选为0.5～1kg/t，更优选为0.6～0.9kg/t。在本发明中，所述打渣剂优选为K、Al、Si、Cl、F、Ni、Pb、Sn、B、Be、Ca、Na和V中的一种或多种。在本发明的实施例中，所述打渣剂优选为D4打渣剂；以质量百分含量计，所述D4打渣剂的元素组成优选包括K 8～12％、Na 10～20％、Al 0～10％、Si 3～15％、Cl 20～30％和F 20～30％。在本发明中，所述打渣剂相对第一铝合金熔液的用量优选为0.5～1kg/t，更优选为0.6～0.9kg/t。在本发明中，所述氩气的通入速率优选为1～2m3/h，更优选为1.2～2m3/h。在本发明中，所述精炼的温度优选为730～780℃，更优选为740～760℃；时间优选为10～40min，更优选为15～30min。
所述精炼后，本发明优选还包括将所述第二铝合金熔液进行扒渣和静置。本发明对所述扒渣没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的扒渣即可。在本发明中，所述静置的时间优选为10～40min，更优选为15～30min。本发明通过通入氩气条件下的精炼，初步实现对第二铝合金熔液的除气除杂。
在本发明中，所述在线晶粒细化处理优选为将所述第二铝合金熔液与晶粒细化剂混合，进行在线晶粒细化处理，得到第三铝合金熔液。在本发明中，所述晶粒细化剂优选为铝钛硼线，所述铝钛硼线的化学组成优选为Al-3Ti-1B。在本发明中，所述铝钛硼线优选加入所述第二铝合金熔液中；所述铝钛硼线加入速率优选按照下式的计算式确定：
加入速率(m/min)＝[铝合金铸锭铸孔数量×铝合金铸锭米重×铸造的速度×(铝合金中Ti目标值含量-原料铝锭中Ti含量)]/(铝钛硼线中Ti含量×铝钛硼线米重)；
其中，铝合金铸锭米重和铝钛硼线米重的单位为kg，铸造速度的单位为m/min，计算式中各参数取数值绝对值。
在本发明中，所述在线除气过滤优选包括依次进行的除气箱过滤、泡沫陶瓷过滤板过滤和管式过滤箱过滤。在本发明中，所述在线除气过滤优选为将所述第三铝合金熔液依次流过设置在溜槽上的除气箱、泡沫陶瓷过滤板和管式过滤箱，得到第四铝合金熔液。在本发明中，所述除气箱中转子转速优选为400～500rpm，更优选为420～480rpm；氩气流量优选为2.0～2.55m3/h，更优选为2.05～2.4m3/h。在本发明中，所述泡沫陶瓷过滤板的孔隙度优选为80ppi。在本发明中，所述管式过滤箱中管式过滤器的温度优选为810～880℃，更优选为820～870℃。
在本发明中，所述铸造的温度优选为700～730℃，更优选为705～725℃。在本发明中，所述铸造的速度优选为0.150～0.250m/min，更优选为0.170～0.230m/min。本发明对所述铸造中铝合金铸孔的数量没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的铸孔数量即可。
得到合金铸锭后，本发明将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、淬火和时效处理，得到所述铝合金。
本发明将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，得到均匀化铸锭。
在本发明中，所述均匀化处理的保温温度优选为520～540℃，更优选为525～535℃；保温时间优选为4～8h，更优选为4.5～7.5h。在本发明中，所述均匀化处理有利于消除铸锭内部合金元素的宏微观偏析，使合金元素和粗大化合物充分固溶，同时形成细小弥散体。
均匀化处理后，本发明优选将所得的均匀化铸锭冷却至室温；所述冷却优选为空冷。
得到均匀化铸锭后，本发明将所述均匀化铸锭依次进行变形处理和淬火，得到变形铝合金。
在本发明中，所述变形处理的温度优选为450～500℃，更优选为455～495℃。在本发明中，所述变形处理的温度优选由室温升温得到；所述升温的速率优选为6～9℃/min，更优选为8～9℃/min。在本发明中，所述变形处理优选为挤压。在本发明中，所述变形处理的设备优选为正向挤压机。在本发明中，所述挤压的速度优选为20～25m/min，更优选为21～24m/min。在本发明中，所述挤压的挤压比优选为50～100，更优选为55～95。在本发明中，所述挤压中模具的温度优选为450～480℃，更优选为455～475℃。在本发明中，所述变形处理有利于实现合金强化相固溶，同时得到期望产品雏形，有利于实现产品的精确工艺控制。
所述挤压前，本发明优选进行1050纯铝铸锭引流；所述1050纯铝铸锭引流优选为挤压纯铝铸锭后，再进行对所述均匀化铸锭的挤压。在本发明中，所述1050纯铝铸锭引流中纯铝铸锭的支数优选为1～3支；挤压速度优选为10～15m/min，更优选为11～14m/min；所述纯铝铸锭的温度优选为500～520℃，更优选为505～515℃。本发明采用变形抗力较小的1050纯铝铸锭引流，有利于强度更高的铝合金的顺利变形。
在本发明中，所述淬火优选为在线风冷淬火。在本发明中，所述淬火的冷却速率优选≥100℃/min，更优选为100～200℃/min。在本发明中，所述淬火有利于形成过饱和固溶体，为后续时效奠定基础。
得到变形铝合金后，本发明将所述变形铝合金进行时效处理，得到所述铝合金。
在本发明中，所述时效处理的保温温度优选为200～210℃，更优选为202～208℃；保温时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。在本发明中，所述时效处理的温度优选由室温升温得到；所述升温的速率优选为2～10℃/min，更优选为3～5℃/min。在本发明中，所述时效处理有助于使铝合金中的强化相析出，提高铝合金的强度；在本发明所述时效处理的条件范围内，有利于同时保证铝合金强度和挤压性能，防止铝合金强度降低或挤压困难的发生。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金或上述技术方案所述制备方法制备的铝合金作为薄壁小空腔结构型材在热交换器中的应用。
在本发明中，所述应用优选为将所述铝合金直接进行热交换器成型处理，将成型处理所得的薄壁小空腔型材作为热交换器的主体构件。本发明对所述热交换器成型处理没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的热交换器成型处理即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种铝合金及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例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。
实施例1
按质量百分含量计，设计铝合金的元素组成为Cu 0.08％、Mn 0.08％、Si 0.08％、Mg 0.15％、Li 0.04％、Ti 0.005％、余量的Al和不可避免的杂质；不可避免的杂质中Fe0.067％，非Fe杂质单个含量≤0.05％，非Fe杂质总量≤0.15％；
铝合金的制备：将符合设计元素组成的合金原料在750℃下熔化3h，得到第一铝合金熔液，相对第一铝合金熔液的用量均为1kg/t，向第一铝合金熔液中加入6AB精炼剂和D4打渣剂，于740℃进行精炼30min，扒渣后静置30min，得到第二铝合金熔液；将所得第二铝合金熔液导入溜槽，向第二铝合金熔液中加入晶粒细化剂Al-3Ti-1B进行在线晶粒细化处理，得到第三铝合金熔液；将所得第三铝合金熔液依次通过流槽上的转子旋转速度为450rpm、氩气流量2.05m3/h的除气箱、孔隙度为80ppi的泡沫陶瓷过滤板和管式过滤器温度为850℃的管式过滤箱，得到第四铝合金熔液；
将所得的第四铝合金熔液在700～730℃下进行铸造，得到铝合金铸锭；
将所述铝合金铸锭以4℃/min的速率升温至530℃，并在530℃下保温5h，空冷至室温，得到均匀化铸锭；然后将所得的均匀化铸锭加热至480～490℃后进行挤压，挤压速度为22m/min，然后以冷却速率为120℃/min进行在线风冷淬火，得到变形铝合金，挤压前采用2支1050纯铝铸锭引流，纯铝铸锭的温度为520℃，纯铝铸锭的挤压速度为12m/min；将所得的变形铝合金以5℃/min的速率加热至200℃，并在200℃下保温2h进行时效处理，得到所述铝合金。
对本实施例所得铝合金进行金相观察，所得金相图见图2。由图2可见，本发明提供的铝合金为5级以上的再结晶晶粒，有利于铝合金具有良好的挤出性能。
实施例2
按质量百分含量计，设计铝合金的元素组成为Cu 0.12％、Mn 0.10％、Si 0.12％、Mg 0.20％、Li 0.05％、Ti 0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；不可避免的杂质中Fe0.08％，非Fe杂质单个含量≤0.05％，非Fe杂质总量≤0.15％；
铝合金的制备：将符合设计元素组成的合金原料在750℃下熔化4h，得到第一铝合金熔液，相对第一铝合金熔液的用量均为0.8kg/t，向第一铝合金熔液中加入6AB精炼剂和D4打渣剂，于750℃进行精炼18min，扒渣后静置30min，得到第二铝合金熔液；将所得第二铝合金熔液导入溜槽，向第二铝合金熔液中加入晶粒细化剂Al-3Ti-1B进行在线晶粒细化处理，得到第三铝合金熔液；将所得第三铝合金熔液依次通过流槽上的转子旋转速度为450rpm、氩气流量2.05m3/h的除气箱、孔隙度为80ppi的泡沫陶瓷过滤板和管式过滤器温度为850℃的管式过滤箱，得到第四铝合金熔液；
将所得的第四铝合金熔液在700～730℃下进行铸造，得到铝合金铸锭；
将所述铝合金铸锭以5℃/min的速率升温至530℃，并在530℃下保温5h，空冷至室温，得到均匀化铸锭；然后将所得的均匀化铸锭加热至480～490℃后进行挤压，挤压速度为22m/min，然后以冷却速率为120℃/min进行在线风冷淬火，得到变形铝合金，挤压前采用2支1050纯铝铸锭引流，纯铝铸锭的温度为520℃，纯铝铸锭的挤压速度为12m/min；将所得的变形铝合金以5℃/min的速率加热至200℃，并在200℃下保温2h进行时效处理，得到所述铝合金。
实施例3
按质量百分含量计，设计铝合金的元素组成为Cu 0.10％、Mn 0.10％、Si 0.10％、Mg 0.17％、Li 0.02％、Ti 0.005％、余量的Al和不可避免的杂质；不可避免的杂质中Fe0.06％，非Fe杂质单个含量≤0.05％，非Fe杂质总量≤0.15％；
铝合金的制备：将符合设计元素组成的合金原料在740℃下熔化3h，得到第一铝合金熔液，相对第一铝合金熔液的用量均为1kg/t，向第一铝合金熔液中加入6AB精炼剂和D4打渣剂，于760℃进行精炼39min，扒渣后静置30min，得到第二铝合金熔液；将所得第二铝合金熔液导入溜槽，向第二铝合金熔液中加入晶粒细化剂Al-3Ti-1B进行在线晶粒细化处理，得到第三铝合金熔液；将所得第三铝合金熔液依次通过流槽上的转子旋转速度为450rpm、氩气流量2.05m3/h的除气箱、孔隙度为80ppi的泡沫陶瓷过滤板和管式过滤器温度为850℃的管式过滤箱，得到第四铝合金熔液；
将所得的第四铝合金熔液在700～730℃下进行铸造，得到铝合金铸锭；
将所述铝合金铸锭以5℃/min的速率升温至530℃，并在530℃下保温5h，空冷至室温，得到均匀化铸锭；然后将所得的均匀化铸锭加热至480～490℃后进行挤压，挤压速度为22m/min，然后以冷却速率为120℃/min进行在线风冷淬火，得到变形铝合金，挤压前采用2支1050纯铝铸锭引流，纯铝铸锭的温度为520℃，纯铝铸锭的挤压速度为12m/min；将所得的变形铝合金以3℃/min的速率加热至200℃，并在200℃下保温2h进行时效处理，得到所述铝合金。
对比例1
元素组成与实施例3一致；
铝合金的制备方法中均匀化处理为在545℃下保温9h，其余技术手段与实施例3一致，得到铝合金。
对比例2
元素组成与实施例3一致；
铝合金的制备方法中均匀化处理为在520℃下保温3h，其余技术手段与实施例3一致，得到铝合金。
对比例3
按质量百分含量计，设计铝合金的元素组成为Cu 0.10％、Mn 0.12％、Si 0.10％、Mg 0.17％、Li 0.08％、Ti 0.01％、余量的Al和不可避免的杂质；不可避免的杂质中Fe0.10％，非Fe杂质单个含量≤0.05％，非Fe杂质总量≤0.15％；
铝合金的制备方法与实施例1一致，得到铝合金。
在D65标准光源下，距离检测者眼睛约600mm，对实施例1～3和对比例1～3所得铝合金所得挤压品进行观察，挤压测试中热交换器型材试样示意图见图3，其中，挤压品为壁厚为0.5mm，小空腔截面直径为2.5mm2，长度为12.3mm的热交换器型材；按照GB T 228.1金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法，使用万能材料试验机对实施例1～3和对比例1～3所得铝合金的抗拉强度进行测试，测试结果见表1。
表1实施例1～3和对比例1～3所得铝合金性能测试结果
Figure BDA0002842877130000121
Figure BDA0002842877130000131
注：表1中“/”表示由于不可挤出，不具有基本的挤出性能，未进行后续挤出生产情况测试和挤压品测试。
由表1可见，本发明提供的铝合金具有良好的挤压性，具有良好的连续挤压生产的性能；抗拉强度可达到152～170MPa，抗拉强度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (10)

1.一种铝合金，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下元素：
Cu 0.08～0.12％、Mn 0.07～0.10％、Si 0.08～0.12％、Mg 0.15～0.20％、Li 0.02～0.06％、Ti 0.005～0.008％、余量的Al和不可避免的杂质；
0.12wt.％≤Li+Mn≤0.15wt.％。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包括Fe和非Fe杂质，以质量百分含量计，Fe≤0.08％，非Fe杂质中单个元素的含量≤0.05％，非Fe杂质的总含量≤0.15％。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的抗拉强度为150～170MPa。
4.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金在挤压条件下：极限壁厚为0.5mm；挤压小空腔型材时单个小空腔的极限截面面积为2mm2，小空腔数量为5～50个。
5.权利要求1～4任一项所述铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到铝合金铸锭；所述熔炼包括依次进行的熔化、精炼、在线晶粒细化处理和在线除气过滤；
将所述铝合金铸锭依次进行均匀化处理、变形处理、淬火和时效处理，得到所述铝合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔化的温度为740～760℃；
所述精炼的温度为730～780℃，时间为10～40min；
所述晶粒细化处理的温度为710～750℃；
所述在线除气过滤包括依次进行的除气箱过滤、泡沫陶瓷过滤板过滤和管式过滤箱过滤。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的保温温度为520～540℃，保温时间为4～8h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述变形处理的温度为450～500℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的保温温度为200～210℃，保温时间为1～3h。
10.权利要求1～4任一项所述铝合金或权利要求5～9任一项所述制备方法制备的铝合金作为薄壁小空腔结构型材在热交换器中的应用。
CN202011498379.5A 2020-12-17 2020-12-17 一种铝合金及其制备方法和应用 Active CN112708811B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011498379.5A CN112708811B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种铝合金及其制备方法和应用
AU2021103058A AU2021103058A4 (en) 2020-12-17 2021-06-03 Aluminum alloy, and manufacturing process and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011498379.5A CN112708811B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种铝合金及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112708811A true CN112708811A (zh) 2021-04-27
CN112708811B CN112708811B (zh) 2021-09-24

Family

ID=75545315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011498379.5A Active CN112708811B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种铝合金及其制备方法和应用

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112708811B (zh)
AU (1) AU2021103058A4 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113737060A (zh) * 2021-08-18 2021-12-03 北京科技大学 一种AlSiLi相时效强化型低密度铝合金及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU454270A1 (ru) * 1973-02-12 1974-12-25 Предприятие П/Я Р-6585 Сплав на основе алюмини
JP2012177187A (ja) * 2011-02-02 2012-09-13 Nippon Light Metal Co Ltd 成形性、溶接性に優れた電池ケース用アルミニウム合金板
JP2012255214A (ja) * 2012-07-27 2012-12-27 Nippon Light Metal Co Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板およびその製造方法
CN102978448A (zh) * 2012-11-09 2013-03-20 安徽欣意电缆有限公司 Al-Fe-Ba-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN104372211A (zh) * 2014-10-24 2015-02-25 无锡乐华自动化科技有限公司 铝合金材料及其表面处理方法
WO2017069525A1 (ko) * 2015-10-22 2017-04-27 영남대학교 산학협력단 알루미늄 및 알루미늄 합금의 분말성형방법
CN108118210A (zh) * 2017-11-28 2018-06-05 中铝材料应用研究院有限公司 一种铝合金及其挤压型材的加工方法
CN108342621A (zh) * 2018-03-22 2018-07-31 合肥万之景门窗有限公司 一种金属门窗用铝合金型材及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU454270A1 (ru) * 1973-02-12 1974-12-25 Предприятие П/Я Р-6585 Сплав на основе алюмини
JP2012177187A (ja) * 2011-02-02 2012-09-13 Nippon Light Metal Co Ltd 成形性、溶接性に優れた電池ケース用アルミニウム合金板
JP2012255214A (ja) * 2012-07-27 2012-12-27 Nippon Light Metal Co Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板およびその製造方法
CN102978448A (zh) * 2012-11-09 2013-03-20 安徽欣意电缆有限公司 Al-Fe-Ba-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN104372211A (zh) * 2014-10-24 2015-02-25 无锡乐华自动化科技有限公司 铝合金材料及其表面处理方法
WO2017069525A1 (ko) * 2015-10-22 2017-04-27 영남대학교 산학협력단 알루미늄 및 알루미늄 합금의 분말성형방법
CN108118210A (zh) * 2017-11-28 2018-06-05 中铝材料应用研究院有限公司 一种铝合金及其挤压型材的加工方法
CN108342621A (zh) * 2018-03-22 2018-07-31 合肥万之景门窗有限公司 一种金属门窗用铝合金型材及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113737060A (zh) * 2021-08-18 2021-12-03 北京科技大学 一种AlSiLi相时效强化型低密度铝合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2021103058A4 (en) 2021-07-29
CN112708811B (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021098044A1 (zh) 一种高性能半固态压铸铝合金及其制备方法
EP3805416A1 (en) Aluminum alloy and preparation method and application thereof
CN109371295B (zh) 一种高Mn含量Al-Mn合金及其制备方法
CN103031473A (zh) 高韧性Al-Si系压铸铝合金的加工方法
CN111304473B (zh) 一种无粗晶环易切削铝合金挤压棒材的制备方法
CN111471903A (zh) 一种铝合金铸锭及其生产工艺
CN112662915A (zh) 一种铝合金及其制备方法和应用
CN112301259A (zh) 高强压铸铝合金、其制备方法和应用
CN111471905B (zh) 一种用于3D打印的Al-Zn-Mg-Sc系铝合金丝材及其制备方法
CN109385559B (zh) 一种高Mn含量Al-Mn-Mg合金及其制备方法
CN105821265A (zh) 一种大截面厚壁合金型材及其生产工艺
CN111187951A (zh) 一种铝镁钪锆钛合金及其制备方法
CN115961186A (zh) 压铸铝合金材料及其制备方法和应用
WO2023035831A1 (zh) 一种挤压用铝合金及其制备方法
CN112708811B (zh) 一种铝合金及其制备方法和应用
CN114032423A (zh) 用于汽车防撞梁的铝合金及其制备方法
CN109825747A (zh) 一种低成本高挤压性易切削含铋铝合金及其制备方法
CN117737512A (zh) 一种可钎焊的铸造铝合金及其制备方法和应用
CN112159917A (zh) 一种大规格高纯均质细晶铝合金铸锭及铸造方法
CN115927936B (zh) 一种高强韧铝合金及其制备方法
CN111690846A (zh) 一种超硬6026铝合金型材生产工艺
CN103938044B (zh) 一种适用于挤压的镁-锡-锌-铝变形镁合金
CN114250387B (zh) 一种铝合金及其制备方法
CN111961896B (zh) 一种铝合金铸件的制备方法
JP4169941B2 (ja) 曲げ加工性に優れるアルミニウム合金押出形材およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant