[发明专利]一种高强度高塑性6061和6063铝合金及其型材制备技术

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高强度高塑性6061和6063铝合金及其型材制备技术，属于有色金属加工技术领域。

二、背景技术

铝及铝合金具有比重小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等部门，应用到人们的日常生活当中铝材的用量之多，范围之广仅次于钢铁，成为第二大金属材料。

根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可以将其分为铸造铝合金与变形铝合金两大类。变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工(轧制、挤压、模锻等)制成半成品或模锻件，铸造铝合金则是将熔融的合金直接浇铸成形成复杂的甚至是薄壁的成型件，二者均需要在熔融的铝液中以添加相应合金元素的形成多元铝合金，从而具有特定性能，适用于不同的用途。

铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同，分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系的Al-Zn系四种合金。

变形铝合金按照性能特点和用途分为防锈铝(主要合金元素是Mn和Mg)、硬铝(主要合金元素是Cu、Mg和少量Mn)、超硬铝(主要合金元素是Mg、Zn、Cu和少量Cr、Mn)和锻铝(主要合金元素是Mg、Si、Cu或Cu、Mg、Ni、Fe)四种合金。

这些合金中使用量最大的是6061和6063铝合金制造的铝合金建筑型材，二种合金由于具有良好的综合机械性能、加工特性、易于表面改性(如氧化、电泳、喷涂、氟碳等)，广泛应用于建筑门窗、幕墙装饰及其它工程领域。随着超大、超高建筑群的出现，对型材质量的确要求越来越高，不仅要求将产品的抗拉强度、规定非比例伸长应力提高至标准规定值的1.1倍以上，还需要同步将伸长率从8-9％提高至14-16％。现有的工艺技术尚不能稳定、可靠地制造这类产品。

三、发明内容

本发明目的在于：一种高强度、高塑性6061和6063铝合金及其型材制备技术，可适用于制造高强度高塑性6061和6063铝合金及其型材，并获取相应的加工与使用性能。

本发明的实现方法是：在铝合金熔炼过程中加入适量的Al-Ti-C-Re晶粒细化剂(晶粒细化剂特征成分如下：该中间合金含Re(以Ce为主的混合Re)0.01-10％、Ti 0.1-3.5％、C0.1-3.5％)，制取具有超细晶粒的铝合金棒。经均质化后，挤压成具有特定高强度、高塑性的铝合金型材。

本发明的特点是：

1、在铝合金熔炼过程中加入适量的Al-Ti-C-Re中间合金，形成大量直径在1μm以下(亚微米)的TiC晶核，使待细化铝合金的晶粒组织得到显著细化甚至超细化(晶粒直径在微米级)。

2、由于Al-Ti-C-Re中间合金中含有一定量Re可以起到净化熔体与细化晶粒作用。

3、经均质化、二次加热、挤压后显著细化甚至超细化(晶粒直径在微米级)可制成晶粒超细化的铝合金建筑型材。

4、本发明工艺简便、可靠，产品质量稳定、一致性好、再现性好，且无须改造设备、无需改变生产工艺。

四、具体实施方式

本发明的实施例1：

用本发明所述方法制取超细晶粒6061铝合金棒材，工艺流程为：原铝液加Al-Si中间合金→加Fe添加剂→加Cr添加剂→加Cu添加剂→加Mn添加剂→加Mg添加剂→搅拌→造渣剂入炉→搅拌→扒渣→中间分析→转注至保温炉→搅拌扒渣→中间分析→静置→加Al-5Ti-0.5C-Re晶粒细化剂0.30％→连铸成φ180mm圆棒→均质化→锯切下料→铝棒加热→型材挤压(T6)→张拉→定尺。

经检验，铝棒单位面积晶粒数测定值60个/mm²～90个/mm²，晶粒度评级(按ASTWll2-S1美国国家标准《金属平均晶粒度测定的标准方法》评级)：铸锭纵、横向晶粒大小基本一致，均为等轴晶粒，未见变形晶粒，晶粒度级别为3.5-4级，铸锭的表面质量光洁，无冷隔、裂纹。型材晶粒度级别为6级以上，型材表面光洁，挤压纹路减少；型材抗拉强度平均达310MPa以上、规定非比例伸长应力平均达280MPa以上，较标准值规定值分别提高1.17倍和1.14倍，伸长率达15.8％，较标准值规定值提高近2倍。

本发明的实施例2：

用本发明所述方法制取超细晶粒6063铝合金棒材，工艺流程为：原铝液加Al-Si中间合金→加Fe添加剂→加Mg添加剂→搅拌→造渣剂入炉→搅拌→扒渣→中间分析→转注至保温炉→搅拌扒渣→中间分析→静置→加Al-5Ti-0.75C-Re晶粒细化剂0.20％→连铸成φ180mm圆棒→均质化→锯切下料→铝棒加热→型材挤压(T5)→张拉→定尺。

经检验，铝棒单位面积晶粒数测定值55个/mm²～85个/mm²，晶粒度评级(按ASTWll2-S1美国国家标准《金属平均晶粒度测定的标准方法》评级)：铸锭纵、横向晶粒大小基本一致，均为等轴晶粒，未见变形晶粒，晶粒度级别为3.0-4级，铸锭的表面质量光洁，无冷隔、裂纹。型材晶粒度级别为6.5级以上，型材表面光洁，挤压纹路减少；型材抗拉强度平均达195MPa以上、规定非比例伸长应力平均达133MPa以上，较标准值规定值分别提高1.24倍和1.23倍，伸长率达14.8％，较标准值规定值提高1.85倍。