[发明专利]一种铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种铝合金及其制备方法。

背景技术

轻量化被广泛地认为是交通运输业节能、环保的重要途径。Al-Mg-Si合金比强度高、比刚度高、焊接性能好，可回收性好，是车辆轻量化的理想材料。现有的商业6061铝合金强度较高，热挤压成形性能好，具有作为车身用铝合金的应用前景。然而其延伸率偏低，高速冲击过程中易开裂，吸能性能差，难以满足交通运输业对高性能铝合金型材的需求。

为满足汽车使用安全性能要求，有必要进一步优化现有的Al-Mg-Si合金成分，使合金具有优良的综合性能，同时热挤压成形性良好。Er和Sr元素对铝合金的积极作用，目前多数利用都是针对Al-Mg、Al-Cu-Mg合金的，而在Al-Mg-Si合金中国内外尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的综合性能的铝合金材料。

本发明的再一目的在于提供上述铝合金的制备方法。

本发明是这样实现的，一种铝合金，该铝合金中各组分的质量百分比为：

优选地，所述铝合金各组分的质量百分比为：

本发明进一步公开了上述铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将原料在680℃～730℃温度下完全熔化，静置10～20min，精炼、静置、扒渣后，将熔体于700℃下浇注于预热后的铁模中，得到铸锭；其中，原料的质量百分配比为：

(2)将步骤(1)所得铸锭于540℃下均匀化处理12h，快速冷却后去皮；

(3)将步骤(2)中去皮处理后的铸锭加热至470℃～490℃，保温3～4h，放入预热后的挤压装置中挤压，挤压比为40，得到型材；

(4)将步骤(3)所得型材在线水淬或雾淬，在180℃下人工时效2～8h，得到铝合金。

优选地，在步骤(1)中，所述精炼为通过六氯乙烷进行精炼。

优选地，在步骤(1)中，所述铁模的预热温度为250℃～300℃。

优选地，在步骤(3)中，所述挤压装置的预热温度为430℃～480℃。

本发明克服现有技术的不足，提供一种铝合金及其制备方法。本发明在现有的常规商业铝镁硅合金中添加饵和锶元素，并合理优化合金组元成分比例。利用Er、Sr原子与Al原子的原子半径差和电负性差异，使合金在凝固过程中形成一种Al_xEr、Al_xSr质点，显著细化铸态晶粒组织。在合金后续挤压过程中，由于大量质点阻碍了位错的运动和对晶界的钉扎作用，抑制再结晶晶粒长大，使材料再结晶温度提高，即使在较高的温度下变形也能得到均匀的细晶组织。经人工时效后，单一添加Er、Sr原子的Al-Mg-Si合金强度有所提高；而复合添加时强度最高，挤压成形后抗拉强度约为335MPa，延伸率为18.8％，综合性能远高于现有不含Er、Sr的商业Al-Mg-Si合金。此外，与常规Al-Mg-Si合金相比，本发明合金Si含量过剩，保证了合金的强度；Fe、Zn元素含量偏低，有利于提高合金的塑性和韧性。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明组分配比合理、加工制造容易、操作工艺简单，利用Er、Sr元素合金化，有效改善Al-Mg-Si合金组织结构，提高合金的综合力学性能，可适用于作为汽车车身用铝合金型材的结构材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)将原料在680℃～730℃温度下完全熔化，静置10～20min，用六氯乙烷进行精炼，静置、扒渣后，将熔体于700℃下浇注于预热至250℃～300℃的铁模中，得到铸锭；其中，原料的成分(Wt％)为：0.56％Mg，0.42％Si，0.24％Cu，0.20％Fe，0.028％Mn，0.028％Cr，0.028％Zn，0.29％Er，0.29％Sr，其余为Al；

(2)将步骤(1)所得铸锭于540℃下均匀化处理12h，快速冷却后去皮；

(3)将步骤(2)中去皮处理后的铸锭加热至470℃～490℃，保温3～4h，将挤压筒、挤压模具及挤压垫预热至430℃～480℃并保温，将铸锭放入预热后的挤压装置中挤压，挤压比为40，得到型材；