[发明专利]一种有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺

说明书

本发明涉及一种有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺，包括有以下步骤：升温熔融、控制熔炼、匀质处理、二次熔炼、模具加热、熔体浇筑、冷却成型和脱模加工；本发明添加了适当比例的锆、钕、钒、钛、钯、镧等微量元素，而且还加入了纳米硼化硅、纳米氮化硅以及石墨烯，可大大提高铝合金的强度、硬度和刚度，且可对合金产生附加的强化效果，提高合金的耐腐蚀和疲劳性能；通过加入微量钪、铈、锆、钕、锆、锰，在铝合金中形成复合强化相，对晶界的钉扎作用更强，能更有效地抑制再结晶；采用微量钕、镧等稀土元素，在铝合金中起到净化、变质作用，同时细化铸态组织，易填补铝相表面缺陷，改善合金的热塑性，提高铝合金力学性能。

技术领域

本发明涉及铝合金型材加工技术领域，具体涉及一种有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI-Cu-Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化.其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al-Cu-Mg-Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al-Zn-Mg-Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。

6系铝合金是变形铝合金中最主要的压力加工合金，属Al-Mg-Si系。目前6系铝合金高端产品被先进国家垄断，该系铝合金国产产品虽具有良好的熔铸性、塑性成形性等性能，但强度较低，不能完全满足工业铝型材的高强高韧性能要求。国内研究主要通过微合金化、加强熔铸工艺和热处理工艺等以提高合金的综合性能，但是效果并不理想。尤其是热处理工艺中的人工时效工艺，需要经过一系列高温(120℃～200℃)长时间(数小时)“烘烤”，通过固溶析出形成高密度的纳米粒子，阻碍位错的运动从而达到强化的目的。这种强化工艺，时间长，能耗高。

急需一种能够有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺，来解决目前所遇到的强度低、韧性差的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺，将普通的铝合金行型材进行改良，采用加强熔铸工艺，目的在于解决铝合金型材强度、刚度、硬度不够以及木纹拉丝效果差、木纹不清晰以及韧性不够的缺陷。

为实现本发明目的，采用的技术方案是：

一种有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺，所述6系铝合金型材中各元素组成的质量百分比为：镁0.4％～1.6％、纳米硅0.6％～1.7％、锰0.2％～0.4％、锆0.05％～0.15％、钕0.03％～0.09％、钒0.04％～0.08％、镧0.05％～0.08％、锗0.2％～0.5％、纳米硼化硅0.5％～0.9％、纳米氮化硅0.4％～0.9％、镍0.1％～0.3％、钛0.1％～0.6％、铁0.5％～1.1％、孕育剂0.1％～0.5％、钌0.02％～0.05％、石墨烯1.5％～3.5％，余量为铝。

作为优选的技术方案，所述有效提高6系铝合金型材强度的加强熔铸工艺具体包括有以下步骤：

1).升温熔融：将熔炼炉抽真空，并充入足够量的氮气，采用梯度升温的方式，温度梯度首尾温差相差为20～80℃，将熔炼炉温度升至750～850℃，将金属原材料精确配料加入到熔炼炉中；

2).控制熔炼：控制熔炼炉的温度为800～850℃，加入铝合金孕育剂，搅拌熔炼1～10h至熔体完全混合均匀，并保温5～10h；