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CN111020251B - 一种高强6系铝合金型材生产工艺 - Google Patents

一种高强6系铝合金型材生产工艺 Download PDF

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CN111020251B CN201911327858.8A CN201911327858A CN111020251B CN 111020251 B CN111020251 B CN 111020251B CN 201911327858 A CN201911327858 A CN 201911327858A CN 111020251 B CN111020251 B CN 111020251B
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Abstract

本发明属于铝合金生产工艺领域，涉及一种高强6系铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：铝合金按照一定质量百分比配料；将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；将铝合金铸锭加热至565℃，保温8h，后空冷至室温；将铝合金铸锭预热至515℃，并对挤压筒进行加热，温度加热至450±10℃，后挤压得到铝合金型材；将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为565℃，保温时间为55min，固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火；将淬火后的铝合金型材进行冷处理；冷处理后的铝合金型材进行时效处理。本发明通过改进工艺，对铝合金合金成分改进，以及热处理工艺进行优化，从而能够适应于铝合金电机外壳的使用需求。

Description

一种高强6系铝合金型材生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金生产工艺领域，涉及一种高强6系铝合金型材生产工艺。
背景技术
所谓铝合金，就是在工业纯铝中加入适量的其他元素，使铝的本质得到改善，以满足工业上和生活中的各种需要。由于铝合金比重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此，被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器皿制造等方面。
随着国防和民用工业的发展，对铝合金的综合性能提出了更高的要求，且对于铝合金性能的强度、硬度和塑性等指标有一定要求，现有生产中的电机外壳一般采用铝合金6系，但现目前的电机外壳经检测强度较低，不能满足使用需求，故需要对其生产工艺进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强6系铝合金型材生产工艺，通过改进工艺，对铝合金合金成分改进，以及热处理工艺进行优化，从而能够适应于铝合金电机外壳的使用需求。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强6系铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：
A、配料：铝合金按照如下质量百分比配料：Si：0.72％～0.76％，Fe：0.30％，Cu：0.20％，Mn：0.08-0.09％，Mg：0.90％～0.94％，Cr：0.15-0.17％，Zn：0.15％，Ti：0.12％，Sc：0.22％，Al：余量；
B、铸造：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
C、均匀化处理：将步骤B制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为550～570℃，保温8h，后空冷至室温；
D、挤压：将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，其中，挤压前对挤压筒进行加热，温度加热至450±10℃，对挤压铸锭加热，温度加热至510～530℃，挤压速度为4.5～6m/min；
E、固溶处理：将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为550～570℃，保温时间为55min，固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火；
F、冷处理：将淬火后的铝合金型材进行冷处理，冷处理温度为-180±10℃，保温时间为10h；
G、时效：将冷处理后的铝合金型材进行时效处理。
可选的，步骤B中铝合金的熔炼温度为750℃～755℃，当熔炼炉内的铝合金原料完全熔化后开启电磁搅拌装置，并在精炼过程中，加入细化剂。
可选的，步骤B中的细化剂为Al-Ti-B-0.1Ce细化剂。
可选的，步骤B中铝合金铸造过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。
可选的，步骤G中的时效处理温度为180±5℃，时效时间为6.5h。
本发明的有益效果在于：
1、本发明一种高强6系铝合金型材生产工艺，均匀化处理过程能够消除铸锭组织的成分不均匀的有效措施。将铸锭加热至一定温度，提高原子的扩散能力，可使结晶时扩散过程受阻产生的处于亚稳态的非平衡结晶状态较快的向平衡状态转化。
2、本发明一种高强6系铝合金型材生产工艺，铝合金通过固溶强化实效析出而强化，因此过饱和度的提高可以有效地提高实效析出相的数量，提高强化效果。固溶处理是将铝合金加热到一定温度并保温，使合金中起到强化作用的溶质，如Cu、Mg、Si等最大限度的溶于铝基体中，形成均匀的高温固溶体。并快速冷却将这种高温状态的固溶状态固定下来，得到过饱和固溶体的行为，同时添加Sc后的铝合金在固溶阶段第二相溶于基体的速度大于未添加Sc的铝合金，且第二相粒子随着固溶温度的升高溶解度是逐渐升高。Sc的添加减少了铝合金在高温时的过烧倾向。
3、本发明一种高强6系铝合金型材生产工艺，在冷处理过程中，铝合金材料体积发生收缩效应，从而使材料内部缺陷部分得到了弥合，同时体积收缩使晶格产生收缩，使得位错的滑移阻力增大，体积收缩导致材料内能增加，促进沉淀相的析出，从而增大铝合金强度。
4、本发明一种高强6系铝合金型材生产工艺，添加Sc元素后使得合金的峰时效提前，提高了生产效率。同时进行过冷处理后进行时效，减少了固溶体内的晶格缺陷，并且抑制了固溶体内部晶格缺陷的扩散，提高了铝合金的强度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1，
一种高强6系铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：
A、配料：铝合金按照如下质量百分比配料：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Sc Al
含量 0.72 0.30 0.20 0.08 0.90 0.15 0.15 0.12 0.22 余量
B、铸造：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭，熔炼温度为750℃，当熔炼炉内的铝合金原料完全熔化后开启电磁搅拌装置，并在精炼过程中，加入Al-Ti-B-0.1Ce细化剂，其中铝合金铸造过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法；
C、均匀化处理：将步骤B制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为565℃，保温8h，后空冷至室温；
D、挤压：将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，其中，挤压前对挤压筒进行加热，温度加热至515℃，对挤压铸锭加热，温度加热至510℃，挤压速度为5.5m/min；
E、固溶处理：将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为565℃，保温时间为55min，固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火；
F、冷处理：将淬火后的铝合金型材进行冷处理，冷处理温度为-180℃，保温时间为10h；
G、时效：将冷处理后的铝合金型材进行时效处理，时效制度为180℃×6.5h。
通过实施例1检测出铝合金抗拉强度达335Mpa，屈服强度达270Mpa，断后伸长率达18.5％，硬度HV＝140。
对比例1，
一种高强6系铝合金型材生产工艺，包括以下步骤
A、配料：铝合金按照如下质量百分比配料：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
含量 0.72 0.30 0.20 0.08 0.90 0.15 0.15 0.12 余量
B、铸造：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭，熔炼温度为750℃，当熔炼炉内的铝合金原料完全熔化后开启电磁搅拌装置，并在精炼过程中，加入Al-Ti-B-0.1Ce细化剂，其中铝合金铸造过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法；
C、均匀化处理：将步骤B制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为570℃，保温10h，后空冷至室温；
D、挤压：将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，其中，挤压前对挤压筒进行加热，温度加热至515℃，对挤压铸锭加热，温度加热至510℃，挤压速度为5.5m/min；
E、固溶处理：将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为570℃，保温时间为60min；
F、水淬：将固溶后的铝合金型材放入30℃的水中，放置5min后取出；
G、时效：将水淬后的铝合金型材进行时效处理，时效制度为175℃×8h。
通过上述对比例1，铝合金抗拉强度280Mpa，屈服强度达220Mpa，断后伸长率14％，硬度HV＝120。
经对比，本发明通过在铝合金配料中添加Sc元素，添加Sc元素后的铝合金在固溶阶段第二相溶于基体的速度大于未添加Sc的铝合金，且第二相粒子随着固溶温度的升高溶解度是逐渐升高，减少了铝合金在高温时的过烧倾向，并使得合金的峰时效提前，提高了生产效率；同时进行过冷处理后进行时效，减少了固溶体内的晶格缺陷，并且抑制了固溶体内部晶格缺陷的扩散，显著提高了铝合金型材的强度。
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 (5)

1.一种高强6系铝合金型材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、配料：铝合金按照如下质量百分比配料：Si：0.72％～0.76％，Fe：0.30％，Cu：0.20％，Mn：0.08-0.09％，Mg：0.90％～0.94％，Cr：0.15-0.17％，Zn：0.15％，Ti：0.12％，Sc：0.22％，Al：余量；
B、铸造：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
C、均匀化处理：将步骤B制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为550～570℃，保温8h，后空冷至室温；
D、挤压：将均匀化处理后的铝合金铸锭置于挤压机中进行挤压，得到所需要的铝合金型材，其中，挤压前对挤压筒进行加热，温度加热至450±10℃，对挤压铸锭加热，温度加热至510～530℃，挤压速度为4.5～6m/min；
E、固溶处理：将挤压后的铝合金型材进行固溶处理，固溶处理温度为550～570℃，保温时间为55min，固溶后的铝合金型材用淬火液进行淬火；
F、冷处理：将淬火后的铝合金型材进行冷处理，冷处理温度为-180±10℃，保温时间为10h；
G、时效：将冷处理后的铝合金型材进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强6系铝合金型材生产工艺，其特征在于：步骤B中铝合金的熔炼温度为750℃～755℃，当熔炼炉内的铝合金原料完全熔化后开启电磁搅拌装置，并在精炼过程中，加入细化剂。
3.根据权利要求2所述的一种高强6系铝合金型材生产工艺，其特征在于：步骤B中的细化剂为Al-Ti-B-0.1Ce细化剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强6系铝合金型材生产工艺，其特征在于：步骤B中铝合金铸造过程为熔融、搅拌、扒渣、除气除杂、过滤、铸造的半连续铸造方法。
5.根据权利要求1所述的一种高强6系铝合金型材生产工艺，其特征在于：步骤G中的时效处理温度为180±5℃，时效时间为6.5h。
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