一種高強度Al-Mg-Si-Cu鋁合金的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高強度Al-Mg-Si-Cu-Mn鋁合金，其成分的質量百分含量為：Mg 1~1.8wt.%，Si 1~1.6wt.%，Cu 0.8~1.8wt.%，Mn 0.3~1.2wt.%，Cr 0.2~0.5wt.%，Ti 0.02~0.15wt.%，Fe≤0.35wt.%，不可避免的雜質總和≤0.18wt.%，余量為 Al。通過本發明工藝所制備的鋁合金，力學性能高，疲勞性能優異，遠高于常規工藝制得的合金。
【專利說明】
—種高強度Al-Mg-S1-Cu鋁合金
技術領域
[0001]本發明屬于有色金屬領域，特別是涉及一種高強度Al-Mg-S1-Cu鋁合金。
【背景技術】
[0002]世界交通運輸車輛總的發展趨勢是輕量化，以達到節能降耗和減小污染的目的。多年來，鋁材以眾多獨特的性能、良好的加工成形性和較低的生產成本，逐漸替代汽車中的鋼材，成為促進汽車輕量化的重要材料之一。
汽車上采用的傳統鍛造鋁合金是6061合金，由于其Mg和Si含量較低，熱處理后材料的屈服強度僅為280MPa左右。隨著汽車輕量化的發展需要，對材料的力學性能提出了更加嚴格的要求，同時要求材料更易于加工，生產成本更低。研究表明，在6XXX系合金中，通過增加Mg和Si的含量來提高Mg2Si強化相的數量可以進一步提高合金的強度，但增加到一定程度后，不僅不能獲得期望的強度值，還會嚴重降低材料的塑性及韌性。此外，6X X X系鋁合金在鍛造和固溶過程中易發生再結晶，產生粗大晶粒，導致力學性能急劇降低。
【發明內容】
[0003]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是一種高強度Al-Mg-S1-Cu鋁合金，本發明合金的力學性能、耐蝕性能和疲勞性能均明顯優于常規工藝制得的合金。
【發明內容】
[0004]為實現上述目的，本發明提供了一種高強度Al-Mg-S1-Cu-Mn鋁合金，其特征在于其成分的質量百分含量為:Mg 1-1.8wt.%, Si 1-1.6wt.%, Cu 0.8-1.8wt.%, Mn0.3-1.2wt.%, Cr 0.2-0.5wt.%, Ti 0.02-0.15wt.%, Fe ( 0.35wt.%，不可避免的雜質總和彡0.18wt.%，余量為Al。
本發明的有益效果是:本發明通過優化合金的成分及加工工藝，減小亞晶(晶粒)尺寸、提高亞晶百分數，強化相細小彌散，顯著提高合金的性能；本發明合金的力學性能、耐蝕性能和疲勞性能均明顯優于常規工藝制得的合金。
【具體實施方式】
[0005]本發明公開的技術方案是一種高強度Al-Mg-S1-Cu-Mn鋁合金，成分的質量百分含量為:Mg 0.6-1.5wt.%，Si 0.8-1.6wt.%，Cu 0.2-0.8wt.%，Mn 0.2-1.0wt.%，Cr
0.1-0.4wt.%, Ti 0.01-0.lwt.%, Fe ( 0.25wt.%，不可避免的雜質總和< 0.15wt.%，余量為Al。
[0006]本發明高強高韌Al-Mg-S1-Cu變形鋁合金的制備方法，首先，采用半連續鑄造方式制備合金鑄錠，在制造過程中控制成分含量Mg 0.6-1.5wt.%, Si 0.8-1.6wt.%, Cu0.2~0.8wt.%, Mn 0.2~1.0wt.%, Cr 0.1~0.4wt.%, Ti 0.01~0.lwt.%, Fe =? 0.25wt.%,
不可避免的雜質總和< 0.15wt.%，余量為Al ;然后均勻化，鑄錠在循環風爐中隨爐升溫至540~580°C，保溫6~8h，空冷；再進行熱加工熱變形，經過均勻化處理后的鑄錠，在熱加工裝備上熱加工，保證合金熱加工的終了溫度不低于30(TC，應變量不低于0.4 ;最后熱處理，在530~560°C保溫l~2h，淬火，然后在180~210°C時效處理4~9h。通過該方法制備的合金，亞晶(晶粒)尺寸< 30 μ m、亞晶百分數> 65%、強化相細小彌散，因此強度高、韌性、疲勞以及耐蝕性好。
[0007]本發明的鋁合金在較低變形溫度的熱加工情況下，原始鑄造晶粒被拉長，內部有較多呈近似等軸狀的亞晶，亞晶之間的取向差較小；在較高變形溫度的鍛造情況下，亞晶之間的取向差較大，有些甚至超過15°，成為大角晶界。全部由大角晶界組成的亞晶，即熱變形過程中形成的新的動態再結晶晶粒。除此之外，較高變形溫度的合金的亞晶尺寸也相應較大。根據上述描述，合金的微觀組織用兩個參數來定量表述，分別為亞晶(晶粒)尺寸及亞晶百分數。亞晶界以15°和2°為臨界值，大于15°為大角度晶界、介于15°和2°之間的為小角度亞晶界、2。以下的認為不存在亞晶界。亞晶(晶粒)尺寸以2。以上的晶界(包含小角度亞晶界及大角度晶界)進行統計。亞晶百分數的定義則是2° ~15°之間亞晶界占整個晶界的百分數。合金加工組織特征通過這上述兩個參數可以表述為，變形溫度的越聞，亞晶百分數越小、亞晶(晶粒)尺寸越大。
[0008]本發明的合金在熱加工之后進行固溶時效熱處理。在固溶熱處理時，合金組織會發生變化，固溶處理后亞晶(晶粒)尺寸均會發生長大，但長大趨勢與合金的變形溫度有關，鍛造溫度越高，長大趨勢越小。當變形溫度過低時，合金會因變形儲能太多而發生靜態再結晶形成粗晶，導致力學性能急劇下降。
因此，本發明制備的變形鋁合金，變形溫度適當，避免了變形溫度太低而在固溶過程形成的粗晶，也避免了鍛造溫度太高而導致較低的亞晶百分數。除在加工工藝控制組織、改善性能外，還在成分上保證了合金的高強高韌。
在本發明范圍內的合金，隨著Mg、Si元素的降低，合金的力學性能有一定的降低，進一步增加Mg、Si的含量對塑性不利。Cu元素對合金的強度起著比較重要的作用，Cu元素含量越高，合金強度越高，但合金電導率相對較低，意味著耐蝕性變差。Mn元素對合金的變形組織有比較重要的影響，從而影響合金的強度，但當Mn含量過大后，會導致合金的疲勞性能變差。合金⑨為6082，相對于合金①而言，主要不含Cu和Cr元素，合金⑩為6061，相對于本發明涉及到的合金而言，主要不含對加工組織有影響的Mn元素。從性能結果看來，本發明合金的力學性能、耐蝕性能和疲勞性能均優于這兩種常規合金。
綜上所述，通過本發明工藝所制備的鋁合金，力學性能高，疲勞性能優異，遠高于常規工藝制得的合金。
[0009]需要理解到的是:以上所述僅是本發明的優選實施方式，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，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種高強度Al-Mg-S1-Cu-Mn鋁合金，其特征在于其成分的質量百分含量為:Mg 1 ?1.8wt.%，Si 1 ?1.6wt.%，Cu 0.8?1.8wt.%，Mn 0.3?1.2wt.%，Cr 0.2?0.5wt.%，Ti 0.02~0.15wt.%，Fe彡0.35wt.%，不可避免的雜質總和彡0.18wt.%，余量為Al。
【文檔編號】C22C21/00GK105986148SQ201510048068
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發明人】羅燦
【申請人】重慶金亞模具制造有限公司