[发明专利]一种超高强6000系铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种超高强6000系铝合金及其制备方法。

背景技术

6000系铝合金是一种具有良好综合性能的铝合金，由于其良好的加工性能、耐蚀性可焊性和装饰性能得到广泛的应用；但是其强度较低，因此发展高强6000系合金是该系合金发展的方向。

目前国外已开发出AA6069铝合金，合金中微量V、Cr元素的添加，可以抑制再结晶晶粒的长大，使该合金具有较好的强韧性；但由于合金元素V在铝中难溶解，使V元素在铝合金中的有效添加难以控制，同时，添加V使合金生产成本提高，制约了该合金在工业生产上的大量应用。

高强Al-Zn-Mg-Cu合金可以作为结构材料，但由于其较低的焊接性能、塑性和热加工性能，使其在制备复杂断面铝合金型材等领域上的应用受到了限制；而普通Al-Mg-Si-Cu合金虽然具有良好的塑性、焊接性能，但强度太低，也无法满足制备复杂断面高强铝合金型材的要求。因此，为满足实际生产与客户需要，急需开发出一种制备方法简单、强度高而塑性也满足需要的新型超高强6000系铝合金。

发明内容

针对现有6000系铝合金在性能上存在的上述问题，本发明提供一种超高强6000系铝合金及其制备方法，通过调整合金成分并采用合理的制备工艺，在保持合金良好加工性能、可焊性、耐蚀性和装饰性的前提下，降低合金制备成本，且大幅度提高合金的强度，满足复杂断面铝合金型材的生产要求。

本发明的超高强6000系铝合金的成分按重量百分比含Si 0.9~1.4%，Mg 1.4~1.8%，Cu 0.9~1.3%，Cr 0.05~0.25 %，Zr 0.05~0.25%，Fe 0.3~0.7%，Ti≤0.04%，余量为Al和杂质，抗拉强度500~520MPa，屈服强度465~503MPa，延伸率≥10%。

上述的超高强6000系铝合金的优选方案为：成分按重量百分比含Si 0.9~1.3%，Mg 1.4~1.8%，Cu 0.9~1.3%，Cr 0.1~0.2%，Zr 0.1~0.2%，Fe 0.35~0.60%，Ti <0.04 %，余量为Al和杂质，抗拉强度500~520MPa，屈服强度475~503MPa，延伸率≥10%。

上述的两种超高强6000系铝合金中的杂质含量按重量百分比≤0.15%，并且Zn的含量按重量百分比≤0.015%。

本发明的超高强6000系铝合金的制备方法按以下步骤进行：

1、按目标成分准备纯金属铝、纯金属镁、纯金属铜、Al-Si中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金、铬添加剂、铁添加剂作为原料；

2、将纯金属铝、Al-Si中间合金熔炼，熔化后加入纯金属铜，加入或不加入Al-Ti中间合金，升温至740~750℃，再加入Al-Zr中间合金、铬添加剂、铁添加剂和纯金属镁，搅拌均匀后升温至745~755℃；

3、对熔炼炉内的熔体使用氩气进行除气处理5~10min，处理完毕后在750±5℃静置10~20min，再去除合金熔体表面的浮渣；

4、将去除浮渣的合金熔体进行半连续铸造，浇铸温度为745~755℃，获得铸锭；

5、将铸锭均匀化处理，在520~550℃下保温12~24h，然后取出风冷至室温；

6、在温度400~500℃条件下，保温1~2小时；然后进行热挤压变形，挤压比≥15；出模后进行在线穿水，温度降至室温；获得挤压棒材；

7、将挤压棒材在530~560℃条件下保温1~3h进行固溶处理，然后水淬至室温，再升温至160~180℃条件下保温9~32h进行人工时效处理，最后空冷至室温，获得超高强6000系铝合金棒材。

上述方法中使用氩气进行除气处理是指采用炉底吹氩气进行精炼，当采用炉底吹氩气时，氩气的流量为10~20L/min，控制气泡高出熔体液面20~30mm。

上述的Al-Si中间合金的成分按重量百分比含Si 18~25%，余量为Al和不可避免杂质；Al-Ti中间合金的成分按重量百分比含Ti 30~40%，余量为Al和不可避免杂质；铬添加剂的成分按重量百分比含Cr 70~80 %，其余为盐，不与Al反应，最终成为炉渣；Al-Zr中间合金的成分按重量百分比含Zr 3~5%，余量为Al和不可避免杂质；铁添加剂的成分按重量百分比含Fe 70~80 %，其余为盐，不与Al反应，最终成为炉渣。