[发明专利]一种高铁车体铝型材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝型材，特别是涉及一种超高强度、高韧性、稿抗腐蚀性的用于高铁车体的铝型材。

背景技术

随着交通运输业的高速发展，车体轻量化引伸铝合金在高速列车车体材料的应用，虽然超硬铝合金具有质量轻、比强度高、易加工成型、较好的抗腐蚀性能、成本低等优点，但因现有合金及原材料选择、生产工艺，使材料强度虽高，但断裂韧性、抗应力腐蚀性能还不能满足高强度、高韧性、高抗腐蚀性能材料的车体市场需要，主要结构材料还依赖进口，极大地制约了我国轨道交通行业的发展。用铝合金做车体结构材料可以大大减轻产品重量和增加结构稳定性，在轨道交通业得到广泛应用。尤其是作为高速列车的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金车体结构材，不仅可以减轻车身重量，显著降低能耗，而且高强度、高韧性、高抗腐蚀性能可以与钢铁材料比美，由此可见，铝合金将会代替钢铁材料，成为未来交通运输工业的主要材料。

现有技术存在的问题：高强铝合金虽然具有较高的比强度，但它较低的断裂韧性和抗应力腐蚀性能却制约它的应用。采用传统的熔铸、挤压和热处理工艺，虽然能提供一般的车体用材，但应力疲劳和抗应力腐蚀性能还不能充分满足高速列车车体结构材使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超高强度、高韧性、稿抗腐蚀性的用于高铁车体的铝型材。

一种高铁车体铝型材，其包含如下质量百分比的金属：Cu0.1-0.2％、Mn0.20-0.40％、Mg1.0-2.0％、Cr0.1-0.3％、Zn4.0-6.0％、Zr0.1-0.2％、Ti≤0.10％、Fe≤0.30％、Si≤0.35％、V≤0.1％、杂质总和≤0.15％、其余为Al。

一种高铁车体铝型材的制备方法，其包括如下步骤：

(1)合金熔炼：在熔炼炉中采用铝锭和中间合金进行合金的熔炼，所述中间合金包括铝铜、铝铬、铝锆、铝锰、镁锭、锌锭和铝钛，除所述镁锭、锌锭和铝钛外，其他中间合金均在加入的所述铝锭上部加入，再点火熔化，取化学分析试样，在取化学分析试样前在745±5℃的条件下加入所述铝钛，再加入所述锌锭，最后加入所述镁锭；

(2)精炼和静置：熔炼结束后在熔炼炉中进行第一次精炼、第一次精炼后转移至静置炉中进行第二次精炼，再进行静置；

(3)铸造：清理铸造翻板流道并均匀涂覆耐热的涂料，烘烤；

(4)均质：在490±5℃条件下保温24h；

(5)挤压：挤压力应由小到大，挤出制品速度为3±0.2m/min，挤出制品出口表面温度，即开风机温度应控制在≤530℃，挤压装置的上下风量设定为70±30％；

(6)时效：挤压后的制品停放3天后进行时效，分两阶段进行，第一阶段为在105±3℃条件下时效10h，第一阶段后进行第二阶段的时效，具体为150±3℃时效10h。

本发明所述的高铁车体铝型材，其中，步骤(1)中，先投入一部分所述中间合金和所述铝锭，搅拌后取化学试样进行分析，根据分析结果再调整各原料的投入量，使熔炼的合金中各组分达到本发明所述的含量。

本发明所述的高铁车体铝型材，其中，步骤(1)中，在加入所述镁锭后，在镁锭投入处均匀撒入无钠覆盖剂将其彻底覆盖，待其完全熔化后，用铁耙轻轻均匀地推向各处液面，再进行搅拌，搅拌后取化学试样进行分析。

本发明所述的高铁车体铝型材，其中，步骤(2)中的精炼方法具体包括如下步骤：

第一次精炼：向熔炼后的合金熔体中加入无钠精炼剂，加入量为1.5kg/T·Al，每年6月1号—11月1号因湿度较大，加入量提高至2kg/T·Al，精炼时间15-20min，精炼温度720-735℃，并调整氩气压力，保证气泡高度不大于150mm；熔炼炉溶化结束从取完样开始至转静置炉前的熔体停留时间不得超过3h；

第二次精炼：加入无钠精炼剂，加入量为1.5kg/T·Al，每年6月1号—11月1号因湿度较大，加入量提高至2kg/T·Al，设定精炼时间15-20min；精炼温度720-740℃，打开氩气阀开关，将精炼管插入炉膛中心部位，观察气泡高度，并调整氩气压力，保证气泡高度不大于150mm。

本发明所述的高铁车体铝型材，其中，步骤(2)中所述静置方法具体包括如下步骤：在熔体表面均匀撒入不少于6kg的无钠覆盖剂，全部覆盖炉内熔体表面，静置时间不超过2小时，转子设定大于500r/min，氩气开关处于“铸造状态”方向，铸造每个转子氩气工作流量设定为10-25L/min，氢气含量控制小于等于0.14ml/100g.AL。