一種Al-Mg-Si鋁合金及其型材的擠壓方法
【專利摘要】本發明公開了一種Al?Mg?Si鋁合金，及所述Al?Mg?Si鋁合金型材的擠壓方法。所述鋁合金的組分及重量百分比為：Mg：0.9~1.25%，Si：0.5~0.9%，Cu：0.2~0.42%，Fe：≤0.6%，Cr：0.07~0.35%；以及還含有下述一種或一種以上的元素：Mn ≤0.15%、Zn≤0.22%、Ti≤0.15%、V≤0.05%、Hf≤0.5%、Sc≤0.25%、Ag≤1.0%；其余為Al。本發明通過優化合金組分及其含量、型材擠壓工藝，獲得高力學性能的鋁合金，并有效提高生產效率，解決了現有技術常規交通運輸用鋁存在強度低、延伸率差，型材擠壓工藝環節控制范圍寬、穩定性差，在線淬火控制難度大、淬火均勻性差以及生產效率低等問題。
【專利說明】
一種AI-Mg-S i鋁合金及其型材的擠壓方法
技術領域
[0001] 本發明涉及鋁合金技術領域，尤其是一種Al-Mg-Si鋁合金及其型材的擠壓方法。
【背景技術】
[0002] Al-Mg-Si中強鋁合金具有強度適中、焊接性能優良、質量較輕等優點，已被廣泛應 用于交通運輸等領域。但由于Al-Mg-Si鋁合金Mg、Si可選含量范圍大，而不同的Mg、Si含量 比往往會造成不同的合金強化效果，所以選擇合理的Mg、Si組分含量對Al-Mg-Si鋁合金的 強度、延伸率等性能有很大的影響。同時，鋁合金的型材擠壓工藝對其性能的影響同樣巨 大，過低的淬火溫度或者淬火過程中溫度的不均勻等因素都能對鋁合金性能的穩定性和均 勻性產生很大的影響。
[0003] 現在常用的Al-Mg-Si中強鋁合金成分范圍很寬，合金含量不合理容易造成合金性 能降低，極大地制約了其使用。在常規工業生產中，型材擠壓各個環節的過程工藝參數控制 范圍比較寬，工藝用時過長，即無法保證交通運輸用型材的各項性能均衡，也無法實現高效 的生產效率。因此開發一種組分及含量合理的Al-Mg-Si鋁合金，同時具有良好擠壓性能的 鋁合金及其高效生產效率的型材擠壓工藝，將具有重要意義。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題在于針對常規交通運輸用鋁強度低、延伸率差，型材擠 壓工藝環節控制范圍寬、穩定性差，在線淬火控制難度大、淬火均勻性差以及生產效率低等 問題，提供一種Al-Mg-Si鋁合金。
[0005] 為解決上述問題，本發明的具體方案是： 一種Al-Mg-Si鋁合金，組分及重量百分比為:Mg : 0 · 9~1 · 25%，Si : 0 · 5~0 · 9%，Cu: 0 · 2~ 0.42%，Fe: < 0.6%，Cr: 0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的元素 :Μη < 0.15%、 Ζη < 0 · 22%、Ti < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余為Α1。
[0006] 可選的，組分及重量百分比為:Mg :0.9~l.l%，Si :0.5~0.7%，Cu:0.2~0.3%，Fe: < 0.6%，0:0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的元素:]?11<0.15%、211<0.22%、11 < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余為A1。
[0007] 可選的，組分及重量百分比為:Mg :1.1~1.25%，Si :0.7~0.9%，Cu:0.3~0.42%，Fe: < 0.6%，Cr:0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的元素 :Μη <0.15%、Zn< 0.22%、 Ti < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余為A1。
[0008] 可選的，組分及重量百分比為:Mg :1~l.l%，Si :0.6~0.8%，Cu:0.25~0.35%，Fe: < 0.6%，0:0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的元素:]?11<0.15%、211<0.22%、11 < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余為A1。
[0009] 本發明還提供了上述所述的鋁合金的型材的擠壓方法，包括以下步驟： (一)鑄錠加熱:擠壓鑄錠采用500_~2000mm的長度，采用梯度加熱的方法，溫度梯度的 頭尾溫差為8~80°C，鑄錠在加熱爐中的加熱溫度控制在455~530°C ; (二) 模具加熱:模具在加熱爐中加熱至470~530 °C; (三) 擠壓筒加熱:擠壓筒溫度控制在410~500 °C; (四） 擠壓生產:之后上模進行擠壓，擠壓速度控制在1.0~6. Om/min; (五) 在線淬火:型材淬火區入口溫度450~500°C，淬火方式選擇空冷、風冷、水霧冷卻或 水冷，淬火冷卻速率為80~340°C/min; (六） 中斷：中間換錠時間不超過30min; (七) 檢尺； (八) 拉伸矯直:在型材拉直的情況下控制拉伸率在:0.2%~2.8%; (九) 成品鋸切、取樣、檢尺、裝框； (十)人工時效:采取雙級時效制度，第一級人工時效為50 °0130 °C，時間為5~30miη，第 二級人工時效130~200°C，保溫時間為1.5~6h。
[0010] 進一步地，所述的步驟(一沖，溫度梯度的頭尾溫差為30~50°C之間，鑄錠加熱溫 度為500~520°C。
[0011] 進一步地，所述的步驟(四）中，擠壓速度為2~4m/min。
[0012] 進一步地，所述的步驟(五）中，淬火冷卻速率為100~200°C/min。
[0013] 進一步地，所述的步驟(十）中，第一級人工時效為50°090°C，時間為20~30min，第 二級人工時效130~160°C，保溫時間為4~6h。
[0014] 或者，所述的步驟(十）中，第一級人工時效為90°0130°C，時間為30-50min，第二 級人工時效160~200 °C，保溫時間為2~4h。
[0015] Al-Mg-Si鋁合金成分范圍寬，如果成分選擇比例不合理，容易使得合金強度降低、 拉伸性能降低，通過優化合金成分以及適量控制合金雜質，能夠對合金起到強化作用，增加 其使用性能以及加工性能。
[0016] 擠壓過程中，模具溫度、鑄錠溫度、擠壓筒溫度以及上機停頓時間等都會對擠壓過 程中的熱效應產生影響，故擠壓過程中必需正確選擇合理的擠壓工藝參數。通過提高鑄錠 加熱溫度可以在一定程度上保證擠壓過程的穩定以及提高模具的使用壽命，但是同時也提 高了型材淬火開始溫度，使型材的綜合性能降低。擠壓生產在線淬火溫度及淬火速度控制 難度大，無法保證交通運輸用型材各個壁淬火均勻，造成型材穩定性和均勻性差。單級人工 時效12~25h，時效保溫時間較長，影響生產效率。本發明采用雙級時效工藝，通過時效溫度 及時間的配合來改善合金性能，提高生產效率。
[0017] 綜上所述，本發明的有益效果為： 1、 優化合金成分，提高型材性能，同時確保后期過程工藝參數控制及實施； 2、 合理選擇鑄錠加熱溫度，保證擠壓過程的穩定及型材的綜合性能； 3、 淬火工藝的控制，采用局部冷卻，保證型材各個區域淬火均勻； 4、 嚴格控制擠壓過程停頓時間以及鑄錠上機前停頓時間，保證擠壓過程溫度的一致 性； 5、 采用雙級人工時效，提高時效生產效率。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，以下將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹。
[0019] 圖1為本發明實施例8的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了充分公開本發明的技術內容，下面結合最佳的實施方式予以清楚、簡要的描 述。需要再次強調的是，本發明所公開的技術方案只是本發明的最佳實施方式，而不是全 部，并且，本領域技術人員結合本發明及現有技術顯而易見地獲取的技術方案仍屬本發明 的保護范圍。
[0021] 實施例1 一種Al-Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 0.9%，Si : 0.5%，Cu: 0.2%，Fe : 0·1%，Cr:0·07%，Mn :0·15%，Zn:0·22%，Ti:0·15%，V:0·05%，Hf:0·5%，Sc:0·25%，Ag:1·0%，其 余為A1。
[0022] 實施例2 一種Al-Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 0.9%，Si : 0.5%，Cu: 0.2%，Fe : 0 · l%，Cr: 0 · 07%，Mn : 0 · 15%，其余為A1。
[0023] 實施例3 一種Al-Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 0.9%，Si : 0.5%，Cu: 0.2%，Fe : 0· l%，Cr:0·07%，Mn :0· 15%，V:0·05%，其余為A1。
[0024] 實施例4 一種Al-Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 1 · 25%，Si : 0 · 9%，Cu: 0 · 42%，Fe: 0·6%，Cr:0·35%，Mn :0·15%，Zn:0·22%，Ti:0·15%，V:0·05%，Hf:0·5%，Sc:0·25%，Ag:1·0%，其 余為A1。
[0025] 實施例5 一種Al-Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 1 · 25%，Si : 0 · 9%，Cu: 0 · 42%，Fe: 0 · 6%，Cr: 0 · 35%，Μη : 0 · 15%，其余為A1。
[0026] 實施例6 一種A1 -Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 1 · 05%，Si : 0 · 7%，Cu: 0 · 3%，Fe : 0 · 4%，Cr:0 · 2%，Mn :0 · 15%，Zn:0 · 22%，Ti :0 · 15%，V:0 · 05%，Hf:0 · 5%，Sc:0 · 25%，其余為A1。 [0027] 實施例7 一種A1 -Mg-Si鋁合金，其組分及重量百分比為:Mg : 1 · 05%，Si : 0 · 7%，Cu: 0 · 3%，Fe : 0 · 4%，Cr: 0 · 2%，Mn : 0 · 15%，Zn: 0 · 22%，Hf: 0 · 5%，Sc: 0 · 25%，其余為A1。
[0028] 實施例8 本發明實施例提供了一種Al-Mg-Si鋁合金型材的擠壓方法，如圖1所示，包括以下步 驟： 鑄錠加熱:擠壓鑄錠采用1000mm的長度，采用梯度加熱的方法，溫度梯度的頭尾溫差為 40°C，鑄錠在加熱爐中的加熱溫度控制在500°C ; 模具加熱:模具在加熱爐中加熱至500°C，保溫10h; 擠壓筒加熱:擠壓筒溫度控制在450 °C ; 擠壓生產:鑄錠、模具加熱完成，擠壓筒到溫之后上模進行擠壓，擠壓速度控制在4.0m/ min； 在線淬火:型材淬火區入口溫度為460°C，淬火方式為強水冷卻，型材各個區域淬火均 勻，淬火冷卻速率為200 °C/min; 中斷：中間換錠時間為15min; 檢尺； 拉伸矯直:在型材拉直的情況下控制拉伸率在2%; 成品鋸切、取樣、檢尺、裝框； 人工時效:采取雙級時效制度，第一級人工時效為90°C，時間為30min，第二級人工時效 180°(：，保溫時間為611。
[0029] 人工時效后冷卻進行性能檢測，并包裝入庫。
[0030] 實施例9 本發明實施例提供了一種Al-Mg-Si鋁合金型材的擠壓方法，包括以下步驟： 鑄錠加熱:擠壓鑄錠采用1000mm的長度，采用梯度加熱的方法，溫度梯度的頭尾溫差為 40°C，鑄錠在加熱爐中的加熱溫度控制在500°C ; 模具加熱:模具在加熱爐中加熱至500°C，保溫10h; 擠壓筒加熱:擠壓筒溫度控制在450 °C ; 擠壓生產:鑄錠、模具加熱完成，擠壓筒到溫之后上模進行擠壓，擠壓速度控制在4.0m/ min； 在線淬火:型材淬火區入口溫度為460°C，淬火方式為強水冷卻，型材各個區域淬火均 勻，淬火冷卻速率為200 °C/min; 中斷：中間換錠時間為15min; 檢尺； 拉伸矯直:在型材拉直的情況下控制拉伸率在2%; 成品鋸切、取樣、檢尺、裝框； 人工時效:采取雙級時效制度，第一級人工時效為130°C，時間為5min，第二級人工時效 200°C，保溫時間為2h。
[0031] 人工時效后冷卻進行性能檢測，并包裝入庫。
[0032] 實施例10 本發明實施例提供了一種Al-Mg-Si鋁合金型材的擠壓方法，包括以下步驟： 鑄錠加熱:擠壓鑄錠采用1000mm的長度，采用梯度加熱的方法，溫度梯度的頭尾溫差為 40°C，鑄錠在加熱爐中的加熱溫度控制在500°C ; 模具加熱:模具在加熱爐中加熱至500°C，保溫10h; 擠壓筒加熱:擠壓筒溫度控制在450 °C ; 擠壓生產:鑄錠、模具加熱完成，擠壓筒到溫之后上模進行擠壓，擠壓速度控制在4.0m/ min； 在線淬火:型材淬火區入口溫度為460°C，淬火方式為強水冷卻，型材各個區域淬火均 勻，淬火冷卻速率為200 °C/min; 中斷：中間換錠時間為15min; 檢尺； 拉伸矯直:在型材拉直的情況下控制拉伸率在2%; 成品鋸切、取樣、檢尺、裝框； 人工時效:采取雙級時效制度，第一級人工時效為50°C，時間為30min，第二級人工時效 130°(：，保溫時間為411。
[0033] 人工時效后冷卻進行性能檢測，并包裝入庫。
[0034] 以下將通過本發明產品與現有產品各力學性能參數對比（如表1所示），進一步說 明本發明產品的有益效果。
[0035] 表1本發明產品與現有產品各力學性能參數對比表 上表中，產品A為選用實施例8對實施例1所述材料進行型材擠壓所得，產品B為選用實 施例9對實施例5所述材料進行型材擠壓所得，產品C為選用實施例10對實施例6所述材料進 行型材擠壓所得;產品D為現有技術擠壓方法對現有技術Al-Mg-Si鋁合金進行型材擠壓所 得。從圖中可以清楚看出：采用本發明提供的型材擠壓方法對本發明提供的Al-Mg-Si鋁合 金進行型材擠壓所獲得的型材的力學性能明顯優于通過現有技術所獲得的型材的力學性 能，其中采用本發明提供的型材擠壓方法對本發明提供的Al-Mg-Si鋁合金進行型材擠壓所 獲得的型材的平均抗拉強度要比通過現有技術所獲得的型材的平均抗拉強度高4.57%，采 用本發明提供的型材擠壓方法對本發明提供的Al-Mg-Si鋁合金進行型材擠壓所獲得的型 材的平均屈服強度要比通過現有技術所獲得的型材的平均屈服強度高5.59%，采用本發明 提供的型材擠壓方法對本發明提供的Al-Mg-Si鋁合金進行型材擠壓所獲得的型材的平均 延伸率要比通過現有技術所獲得的型材的平均延伸率高9.11%。
[0036] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為 準。
【主權項】
1. 一種41-1%^鋁合金，其特征在于，組分及重量百分比為:1%:0.9~1.25%，31:0.5~ Ο · 9%，Cu: Ο · 2~Ο · 42%，Fe: < Ο · 6%，Cr: Ο · 07~Ο · 35%;以及還含有下述一種或一種以上的元素： Μη < 0 · 15%、Ζη < 0 · 22%、Ti < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余為Α1。2. 根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，組分及重量百分比為:Mg :0.9~l.l%，Si :0.5~0.7%，Cu:0.2~0.3%，Fe: <0.6%，Cr:0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的 元素 :Μη < 0 · 15%、Zn < 0 · 22%、Ti < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余 為Al〇3. 根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，組分及重量百分比為:Mg :1.1~1.25%， Si : 0 · 7~0 · 9%，Cu: 0 · 3~0 · 42%，Fe: < 0 · 6%，Cr: 0 · 07~0 · 35%;以及還含有下述一種或一種以 上的元素 :Μη < 0 · 15%、Zn < 0 · 22%、Ti < 0· 15%、V < 0 ·05%、Hf < 0· 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 ·0%; 其余為Al。4. 根據權利要求1所述的鋁合金，其特征在于，組分及重量百分比為:Mg :1~l.l%，Si : 0.6~0.8%，Cu:0.25~0.35%，Fe: <0.6%，Cr:0.07~0.35%;以及還含有下述一種或一種以上的 元素 :Μη < 0 · 15%、Zn < 0 · 22%、Ti < 0 · 15%、V < 0 · 05%、Hf < 0 · 5%、Sc < 0 · 25%、Ag < 1 · 0%;其余 為Al〇5. -種權利要求1所述的鋁合金的型材的擠壓方法，其特征在于，包括以下步驟： (一) 鑄錠加熱:擠壓鑄錠采用500mm~2000mm的長度，采用梯度加熱的方法，溫度梯度的 頭尾溫差為8~80°C，鑄錠在加熱爐中的加熱溫度控制在455~530°C ; (二) 模具加熱:模具在加熱爐中加熱至470~530 °C; (三) 擠壓筒加熱:擠壓筒溫度控制在410~500 °C; (四） 擠壓生產:之后上模進行擠壓，擠壓速度控制在1.0~6.0m/min; (五) 在線淬火：型材淬火區入口溫度450~500°C，淬火方式選擇空冷、風冷、水霧冷卻或 水冷，淬火冷卻速率為80~340°C/min; (六） 中斷：中間換錠時間不超過30min; (七) 檢尺； (八) 拉伸矯直:在型材拉直的情況下控制拉伸率在:0.2%~2.8%; (九) 成品鋸切、取樣、檢尺、裝框； (十)人工時效:采取雙級時效制度，第一級人工時效為50°0130°C，時間為5~50min，第 二級人工時效130~200°C，保溫時間為1.5~6h。6. 根據權利要求5所述的擠壓方法，其特征在于，所述的步驟(一）中，溫度梯度的頭尾 溫差為30~50°C之間，鑄錠加熱溫度為500~520°C。7. 根據權利要求5所述的擠壓方法，其特征在于，所述的步驟（四）中，擠壓速度為2~4m/ min〇8. 根據權利要求5所述的擠壓方法，其特征在于，所述的步驟(五）中，淬火冷卻速率為 100~20(TC/min〇9. 根據權利要求5所述的擠壓方法，其特征在于，所述的步驟(十）中，第一級人工時效 為50°090°C，時間為20~30min，第二級人工時效130~160°C，保溫時間為4~6h。10. 根據權利要求5所述的擠壓方法，其特征在于，所述的步驟(十）中，第一級人工時效 為90°0130°C，時間為30-50min，第二級人工時效160~200°C，保溫時間為2~4h。
【文檔編號】B21C23/02GK105838943SQ201610372088
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】趙啟忠, 何建賢, 來臨, 景啟明, 楊鴻馳
【申請人】廣西南南鋁加工有限公司