[发明专利]高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金及其制备方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

世界交通运输车辆总的发展趋势是轻量化，以达到节能降耗和减小污染的目的。多年来，铝材以众多独特的性能、良好的加工成形性和较低的生产成本，逐渐替代汽车中的钢材，成为促进汽车轻量化的重要材料之一。

与传统铸铁材料相比，采用铝合金锻件生产汽车部件不仅可以使重量大大减轻，强度、韧性及延展性大幅度提高，而且还可以使材料获得可靠的内部质量和优异的综合性能。因此，开发具有优异性能的铝合金锻件产品为实现汽车轻量化，降低污染和能源消耗具有重要意义。

汽车上采用的传统锻造铝合金是6061合金，由于其Mg和Si含量较低，热处理后材料的屈服强度仅为280MPa左右。随着汽车轻量化的发展需要，对材料的力学性能提出了更加严格的要求，同时要求材料更易于加工，生产成本更低。研究表明，在6×××系合金中，通过增加Mg和Si的含量来提高Mg₂Si强化相的数量可以进一步提高合金的强度，但增加到一定程度后，不仅不能获得期望的强度值，还会严重降低材料的塑性及韧性。此外，6×××系铝合金在锻造和固溶过程中易发生再结晶，产生粗大晶粒，导致力学性能急剧降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金，特点是其成分的质量百分含量为：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 0.01~0.1wt.%，Fe≤0.25wt.%，不可避免的杂质总和≤0.15wt.%，余量为Al。

本发明高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金的制备方法，首先，采用半连续铸造方式制备合金铸锭，在制造过程中控制成分含量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 0.01~0.1wt.%，Fe≤0.25wt.%，不可避免的杂质总和≤0.15wt.%，余量为Al；然后均匀化，铸锭在循环风炉中随炉升温至520~570oC，保温4~10h，空冷；再进行热加工热变形，经过均匀化处理后的铸锭，在热加工装备上热加工，保证合金热加工的终了温度不低于350℃，应变量不低于0.5；最后热处理，在520~570oC保温1~2h，淬火，然后在170~200oC时效处理4~9h。

进一步地，上述的高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金的制备方法，所述合金经过半连续铸造、均匀化、热加工以及热处理后，合金的亚晶百分数≥60%，亚晶晶粒尺寸≤25μm。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明通过优化合金的成分及加工工艺，减小亚晶（晶粒）尺寸、提高亚晶百分数，强化相细小弥散，显著提高合金的性能；本发明合金的力学性能、耐蚀性能和疲劳性能均明显优于常规工艺制得的合金。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：合金较优锻造组织照片；

图2：发生粗晶锻造组织照片；

图3：应变量较小的锻造组织照片。

具体实施方式

高强高韧Al-Mg-Si-Cu变形铝合金，成分的质量百分含量为：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 0.01~0.1wt.%，Fe≤0.25wt.%，不可避免的杂质总和≤0.15wt.%，余量为Al。