[发明专利]一种铝合金材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，具体地说，涉及一种高强度、高韧性、高焊合性能的铝合金材料及其制备方法和应用，属于有色金属材料领域。

背景技术

    目前对高强度、高韧性、焊合性能高要求的铝合金压力管道、空调散热器用多孔型扁平流管、轨道车辆的箱体均采用6063-T5铝合金材料，其主要成分：Mg0.45～0.9%，Si0.2～0.6%，其抗拉强度≥160Mp，屈服强度≥110MPa，延伸率≥8%。普通6063-T5合金挤压时采用风冷淬火，冷却速度受到限制，加之采用高温时效硬化工艺，使其晶界两侧形成无析出区(PFZ)，如合金强度增高，则合金的脆性也随之增加，导致材料的机械加工性能不足，无法满足高强度、高韧性、焊合性能高压力管道用铝合金材料的要求。

    由于铝合金材料重量轻，表面经阳极氧化处理后耐腐蚀性能好、美观，使用寿命长，在压力管道、空调散热器用多孔型扁平流管、轨道车辆的箱体等领域应用越来越广泛。传统的6063合金，由于过剩硅及杂质含量的影响，极易形成点状的砂眼以及沿纵向或径向分布的由于焊合不良产生的细小裂纹，迫切需要高强度、高韧性、焊合性能高的铝合金材料代替传统的6063合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、高韧性、高焊合性能的铝合金材料。

本发明的另一目的是提供一种高强度、高韧性、高焊合性能的铝合金材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供一种高强度、高韧性、高焊合性能的铝合金材料在制备成热挤压型材时的加工方法，该热挤压型材可应用于压力管道、空调散热器用多孔型扁平流管、轨道车辆的箱体中。

为了实现本发明的目的，本发明一种铝合金材料，包括以下质量百分含量的组分：Mg为0.55～1.0%，Si为0.40～0.80%，Bi为0.05～0.25%，Re为0.10～0.45%，余量为Al以及不可避免的杂质。杂质应尽量减小在铝合金材料中的含量，杂质应控制单个杂质≤0.05%，合计≤0.15%。

所述铝合金材料还包括Cu≤0.10%，Cr≤0.10%，Fe≤0.20%，Zn≤0.10%，Ti≤0.10%。

所述Mg为0.60%，Si为0.45%，Bi为0.15%，Re为0.35%。

本发明一种铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

1）熔铸

    先将45～100重量份的铝硅中间合金、5～25重量份的铝铋中间合金、10～45重量份的铝稀土中间合金和830～895重量份的铝锭，一起加热到720℃～760℃熔化；然后加入5～10重量份的块状纯镁锭；再采用惰性气体-熔剂混和精炼法对熔体进行精炼，其中，惰性气体采用纯度不小于99.997%的高纯氮气，熔剂采用重量百分比分别为40%～50%的KCl、25%～35%的NaCl、18%～26%的Na₃AlF₆组成的粉状熔剂，熔剂用量为1.5～2kg/t熔体重量比例，精炼温度控制在710℃～750℃，时间为25分钟～30分钟；精炼结束后，静置25～35分钟；在690℃～710℃温度条件下进行铸造；

    2）铸棒均匀化处理

采用560℃～580℃均匀化处理温度，保温4～6.5小时出炉,采用风冷加水雾冷却方式进行快速冷却，使铸棒于1～1.5小时冷却到180℃以下；

其中，铝硅中间合金中硅的重量百分比含量为11%～13%；铝铋中间合金中铋的重量百分比含量为9%～11%；铝稀土中间合金中硅的重量百分比含量为9%～11%。

本发明一种铝合金材料，具有高强度、高韧性、高焊合性能的特点，可作为压力管道、空调散热器用多孔型扁平流管、轨道车辆的箱体结构件的原材料。

本发明一种铝合金材料在制备成热挤压型材时的加工方法，包括如下步骤：

1）挤压工艺

将铝合金铸棒预加热至480℃～520℃，模具加热至440℃～460℃，保温2～3.5小时；挤压筒加热至420℃～440℃，铝合金型材出口温度控制在525℃以上，采用强制风冷，3分钟冷却到180℃以下；

2）时效工艺

采用低温时效工艺，整个时效过程中,控制铝合金型材的温度150～170℃，保温4～8小时。低温时效工艺控制铝合金型材在时效升温过程中温度的均匀性和炉膛温度的温差，形成细密、均匀、弥散的G.P.区，使铝合金结晶状态从无序不稳定到有序稳定，达到强度和韧性均衡的目的，从而获得高强度、高韧性、焊合性能高的铝合金型材。