本發明涉及鋁合金材料技術領域，尤其涉及一種汽車底盤用高性能鋁合金型材。
背景技術：
汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成。底盤作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成，成型汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。
國內道路建設的速度很快，路面經常出現坑洼地帶，而當路面修理的時候多數情況下都會產生比較多的大石頭或者是坑坑洼洼的地方，這時候車在開到這樣路面的時候一不注意就會讓大石頭或者其他路面突出物與自己車輛的底盤進行接觸，也就是我們常說的拖底。
由于拖底這個情況發生具有不確定性，因此很容易給位于底盤部分的零件造成損壞，如：三元催化器外殼破碎、發動機油底殼裂紋、變速箱殼體裂紋或者是懸掛系統變形等，這些問題的發生將會給你的車帶來很致命的損傷。
從汽車的安全性出發，汽車底盤用的鋁合金必須具有非常理想的力學性能：抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥8%。但是，現有的汽車用鋁合金無法滿足此要求。
對比文件1是申請號為201180014792.2的《鋁合金鍛造材及其制造方法》，其作為汽車底盤零件用。具體的，所述鋁合金的成分如下：含有si：0.4質量%以上但在1.5質量%以下、fe：超過0.4質量%但在1.0質量%以下、cu：0.10質量%以上但在0.40質量%以下、mg：0.8質量%以上但在1.3質量%以下、ti：0.01質量%以上但在0.1質量%以下，并且，將zn限制在0.05質量%以下，還含有從mn：0.01質量%以上但在1.0質量%以下、cr：0.1質量%以上但在0.4質量%以下和zr：0.05質量%以上但在0.2質量%以下的群中選擇的至少一種元素，并且，將氫量限制在0.25ml/100gal以下，余量由不可避免的雜質和al構成。
對比文件1需要解決的問題是：即使在fe的含量超過0.4質量％這樣的情況下，其仍具有與fe的含量在0.4質量％以下的鋁合金鍛造材同等的耐斷裂韌性和疲勞特性。但是，從說明書的第[0139]段可知，鋁合金的抗拉強度為325-355mpa，屈服強度為292-321mpa，從說明書的第[0169]段可知，鋁合金的抗拉強度為335-378mpa，屈服強度為302-346mpa。對比文件1鋁合金的抗拉強度和屈服強度不能滿足高安全性能汽車的要求。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在于，提供一種汽車底盤用高性能鋁合金型材，成分簡單、成本較低、制作工藝簡單，且抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%，滿足汽車底盤型材的形狀相對復雜的制作需求，以及滿足汽車的高安全性的要求。
為達到上述技術效果，本發明提供了一種汽車底盤用高性能鋁合金型材，其以重量百分比計的成分如下：
≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.01%cu，≤0.01%mn，1.01-1.10%mg，≤0.01%cr，6.5-6.6%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al；
且鋁合金型材由下述方法制得，包括：
一、將原材料按照預定的比例配好備用；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在460-480℃保溫15-25h，隨后每小時降溫20-40℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為490-500℃的熱棒在空氣中冷卻1-2分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為470-490℃，擠壓筒溫度為440-450℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在95-102℃保溫8-9h，再在147-155℃保溫12-14h，得到鋁合金型材成品，所述鋁合金型材成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%。
作為上述方案的改進，其以重量百分比計的成分如下：
≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.01%cu，≤0.01%mn，1.02-1.08%mg，≤0.01%cr，6.52-6.58%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al。
作為上述方案的改進，其以重量百分比計的成分如下：
≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.001%cu，≤0.001%mn，1.03-1.06%mg，≤0.001%cr，6.54-6.56%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al。
作為上述方案的改進，其以重量百分比計的成分如下：
0.10%si，0.10%fe，0.001%cu，0.001%mn，1.05%mg，0.001%cr，6.55%zn，0.10%ti，0.01%zr，其余為al。
作為上述方案的改進，均質化熱處理包括先在465-475℃保溫18-22h，隨后每小時降溫25-35℃，降至200℃以下再出爐空冷。
作為上述方案的改進，均質化熱處理包括先在470℃保溫20h，隨后每小時降溫30℃，降至200℃以下再出爐空冷。
作為上述方案的改進，將棒溫為492-497℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為475-485℃，擠壓筒溫度為442-448℃。
作為上述方案的改進，將棒溫為495℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為480℃，擠壓筒溫度為445℃。
作為上述方案的改進，雙級時效工藝為先在97-102℃保溫8-9h，再在148-152℃保溫12-13h。
作為上述方案的改進，雙級時效工藝為先在100℃保溫8h，再在150℃保溫12h。
實施本發明具有如下有益效果：
本發明通過將mg的含量設定為1.0-1.1%，將zn的含量設定為6.5-6.5%，同時，為了考慮合金的可擠壓性，將cu、cr、mn等元素進行了嚴格的控制，要求這些控制在0.01%以下。為了獲得更好的可擠壓性，本發明對均質化熱處理進行調整，具體是先在460-480℃保溫15-25h，隨后每小時降溫20-40℃，降至200℃以下再出爐空冷。
因為汽車底盤用的型材的形狀相對復雜，本發明在擠壓工序中，將熱棒的溫度取上限，并且為了獲得較好的金相組織，在熱棒上機前，需要將熱棒在空氣中冷卻1-2分鐘，然后再上機擠壓。
為了獲得最好的綜合性能，本發明采用雙級時效工藝，具體是先在95-102℃保溫8-9h，再在147-155℃保溫12-14h，并配合優化的配方、均質化熱處理工序、擠壓工序，方可保證鋁合金成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%，滿足汽車底盤型材的形狀相對復雜的制作需求，以及滿足汽車的高安全性的要求。而且，本發明的成分簡單、成本較低、制作工藝簡單，可以大范圍推廣應用，具有廣闊的市場前景。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明作進一步地詳細描述。
本發明提供了一種汽車底盤用高性能鋁合金型材，其以重量百分比計的成分如下：≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.01%cu，≤0.01%mn，1.01-1.10%mg，≤0.01%cr，6.5-6.6%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al；
優選的，其以重量百分比計的成分如下：
≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.01%cu，≤0.01%mn，1.02-1.08%mg，≤0.01%cr，6.52-6.58%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al。
更佳的，其以重量百分比計的成分如下：
≤0.20%si，≤0.20%fe，≤0.001%cu，≤0.001%mn，1.03-1.06%mg，≤0.001%cr，6.54-6.56%zn，≤0.15%ti，0.08%-0.13%zr，其余為al。
最佳的，其以重量百分比計的成分如下：
0.10%si，0.10%fe，0.001%cu，0.001%mn，1.05%mg，0.001%cr，6.55%zn，0.10%ti，0.01%zr，其余為al。
本發明通過優化配方，實現了鋁合金的力學性能的大幅提升。將mg的含量設定為1.0-1.1%，zn的含量設定為6.5-6.5%，同時，為了考慮合金的可擠壓性，將cu、cr、mn等元素進行了嚴格的控制，要求這些控制在0.01%以下。
mg作為主要的合金元素，對于鋁合金體系的強度和成型性具有重要影響，mg合金元素的含量過低，則難以實現晶粒細化，以及強化相強化的效果，從而無法滿足體系對于強度和成型性的要求，但如果mg的含量過高，則容易在成型時發生晶界破壞而導致脆性斷裂，發生明顯的成型性惡化。本發明中mg的含量為1.01-1.10%，迚一步優選為1.02-1.08%。本發明在1.01-1.10%的mg的基礎上，再搭配≤0.20%的si，一起經過雙級時效工藝，可以獲得優異的抗拉強度、屈服強度，并獲得良好的耐腐蝕性。
一般來說，汽車用的鋁合金的zn作為微量的合金元素，其含量都非常低，例如對比文件1：申請號為201180014792.2公開的《鋁合金鍛造材及其制造方法》，其zn的含量為＜0.05%；對比文件2：申請號為201310612722.8公開的《一種高性能鋁合金汽車部件》，其zn的含量為0.05-0.1%。現有技術中，zn主要起到了晶粒細化，適量的添加對于體系的強度和成型性能具有有益效果，為保證發揮其效用，zn的含量一般在0.05左右，但其添加過量的話，反而會生成粗大晶粒而嚴重影響成型性，降低體系的耐斷裂韌性、耐腐蝕性、延伸率和疲勞特性。
然而，本發明為了解決汽車的高安全性的問題，將zn的含量設為6.5-6.6%，但是其帶來的缺點需要配合其他工藝來解決，包括均質化熱處理工序、擠壓工序、雙級時效工藝，最終保證鋁合金成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%，同時獲得較佳的耐腐蝕性。
同時，為了考慮合金的可擠壓性，將cu、cr、mn等元素進行了嚴格的控制，要求這些控制在0.01%以下。
進一步，本發明鋁合金型材由下述方法制得，包括：
一、將原材料按照預定的比例配好備用。
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠。
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在460-480℃保溫15-25h，隨后每小時降溫20-40℃，降至200℃以下再出爐空冷。
優選的，均質化熱處理包括先在465-475℃保溫18-22h，隨后每小時降溫25-35℃，降至200℃以下再出爐空冷。
更佳的，均質化熱處理包括先在470℃保溫20h，隨后每小時降溫30℃，降至200℃以下再出爐空冷。
為了獲得更好的可擠壓性，本發明對均質化熱處理進行調整，先在460-480℃保溫15-25h，隨后每小時降溫20-40℃，降至200℃以下再出爐空冷。這樣可以在大幅提高抗拉強度、屈服強度的前提下，獲得較為優異的型材的可擠壓性，可以擠出不同規格、形狀復雜、高精高質高難度的實心與空心型材，滿足汽車底盤型材的形狀相對復雜的制作需求。
四、將棒溫為490-500℃的熱棒在空氣中冷卻1-2分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為470-490℃，擠壓筒溫度為440-450℃。
優選的，將棒溫為492-497℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為475-485℃，擠壓筒溫度為442-448℃。
更佳的，將棒溫為495℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為480℃，擠壓筒溫度為445℃。
因為汽車底盤用的型材的形狀相對復雜，本發明在擠壓工序中，將熱棒的溫度取上限，并且為了獲得較好的金相組織，在熱棒上機前，需要將熱棒在空氣中冷卻1-2分鐘，然后再上機擠壓。采用上述擠壓工序，既可以獲得較為優異的型材的可擠壓性，可以擠出不同規格、形狀復雜、高精高質高難度的實心與空心型材，滿足汽車底盤型材的形狀相對復雜的制作需求。而且，還獲得良好的金相組織，保證鋁合金成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa。
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理，該淬火處理采用常規技術即可。
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在95-102℃保溫8-9h，再在147-155℃保溫12-14h，得到鋁合金型材成品，所述鋁合金型材成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%。
優選的，雙級時效工藝為先在97-102℃保溫8-9h，再在148-152℃保溫12-13h。
更佳的，雙級時效工藝為先在100℃保溫8h，再在150℃保溫12h。
現有的時效處理一般采用單級時效工藝，正常為160℃*16小時，但是，本發明創新地采用了雙級時效工藝，先在95-102℃保溫8-9h，再在147-155℃保溫12-14h，并配合優化的配方、均質化熱處理工序、擠壓工序，方可保證鋁合金成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%。同時，還保證了具有良好可擠壓性。
需要說明的是，可擠壓性是指金屬在擠壓成形時，工件出現第一條可見裂紋前所達到的最大變形量。
以工業鋁型材6063為基準，本發明與工業鋁型材6063的技術參數對比如下：
下面以具體實施例對本發明做進一步闡述
實施例1
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.20%si，0.20%fe，0.01%cu，0.01%mn，1.01%mg，0.01%cr，6.5%zn，0.15%ti，0.08%%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在460℃保溫15h，隨后每小時降溫20℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為490℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為470℃，擠壓筒溫度為440℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在95℃保溫8h，再在147℃保溫12h，得到鋁合金型材成品。
實施例2
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.10%si，0.10%fe，0.005%cu，0.004%mn，1.03%mg，0.002%cr，6.52%zn，0.12%ti，0.09%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在465℃保溫18h，隨后每小時降溫25℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為492℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為475℃，擠壓筒溫度為442℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在98℃保溫8h，再在148℃保溫12h，得到鋁合金型材成品。
實施例3
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.15%si，0.15%fe，0.001%cu，0.001%mn，1.05%mg，0.001%cr，6.55%zn，0.11%ti，0.10%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在470℃保溫20h，隨后每小時降溫30℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為495℃的熱棒在空氣中冷卻2分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為480℃，擠壓筒溫度為447℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在100℃保溫8h，再在150℃保溫13h，得到鋁合金型材成品。
實施例4
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.12%si，0.20%fe，0.001%cu，0.001%mn，1.06%mg，0.005%cr，6.56%zn，0.05%ti，0.11%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在468℃保溫22h，隨后每小時降溫35℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為497℃的熱棒在空氣中冷卻1分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為485℃，擠壓筒溫度為445℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在100℃保溫9h，再在152℃保溫13h，得到鋁合金型材成品。
實施例5
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.10%si，0.10%fe，0.01%cu，0.01%mn，1.08%mg，0.001%cr，6.58%zn，0.05%ti，0.12%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在475℃保溫20h，隨后每小時降溫30℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為498℃的熱棒在空氣中冷卻2分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為485℃，擠壓筒溫度為449℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在100℃保溫9h，再在153℃保溫13h，得到鋁合金型材成品。
實施例6
一、將原材料按照預定的比例配好備用，配方如下：
0.20%si，0.20%fe，0.001%cu，0.001%mn，1.10%mg，0.001%cr，6.6%zn，0.15%ti，0.13%zr，其余為al；
二、將原材料熔鑄成液態合金，再冷卻形成固態圓鑄錠；
三、將固態圓鑄錠進行均質化熱處理，均質化熱處理包括先在480℃保溫25h，隨后每小時降溫40℃，降至200℃以下再出爐空冷；
四、將棒溫為500℃的熱棒在空氣中冷卻2分鐘，將冷卻后的熱棒安裝上擠壓機，再將固態圓鑄錠通過擠壓機進行擠壓，形成合金型材，其中，擠壓機的模溫為490℃，擠壓筒溫度為450℃；
五、將擠壓成型的合金型材進行淬火處理；
六、將淬火后的合金型材采用雙級時效工藝進行時效處理，雙級時效工藝為先在102℃保溫9h，再在155℃保溫14h，得到鋁合金型材成品。
下面對實施例1-6所得的鋁合金型材成品做技術檢測，結果如下：
綜上所述，實施本發明具有如下有益效果：
本發明通過將mg的含量設定為1.0-1.1%，將zn的含量設定為6.5-6.5%，同時，為了考慮合金的可擠壓性，將cu、cr、mn等元素進行了嚴格的控制，要求這些控制在0.01%以下。為了獲得更好的可擠壓性，本發明對均質化熱處理進行調整，具體是先在460-480℃保溫15-25h，隨后每小時降溫20-40℃，降至200℃以下再出爐空冷。
因為汽車底盤用的型材的形狀相對復雜，本發明在擠壓工序中，將熱棒的溫度取上限，并且為了獲得較好的金相組織，在熱棒上機前，需要將熱棒在空氣中冷卻1-2分鐘，然后再上機擠壓。
為了獲得最好的綜合性能，本發明采用雙級時效工藝，具體是先在95-102℃保溫8-9h，再在147-155℃保溫12-14h，并配合優化的配方、均質化熱處理工序、擠壓工序，方可保證鋁合金成品的抗拉強度≥400mpa，屈服強度≥380mpa，延伸率≥12%，滿足汽車底盤型材的形狀相對復雜的制作需求，以及滿足汽車的高安全性的要求。而且，本發明的成分簡單、成本較低、制作工藝簡單，可以大范圍推廣應用，具有廣闊的市場前景。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。