[发明专利]一种抑制粗晶组织的Al-Mg-Si系铝合金的模锻件的制备方法

权利要求书

1.一种抑制粗晶组织的Al-Mg-Si系铝合金的模锻件的制备方法，其特征在于，Al-Mg-Si系铝合金包括如下质量含量的成分：Mg0.4%-1.5％、Si0.3%-1.5％、Cu0.01%-0.7％、Fe0.01%-0.3％、Mn0.01%-1.0%、Zr0.001%-0.25％、Cr0.01%-0.5％、Sc0.001%-0.25％、V0.01%-0.1％，Ti0.01%-0.25％以及其他含量小于0.1%未做限定的过渡族元素，余量为Al及不可避免的杂质；铝合金中除Fe元素以外的所有过渡族元素总质量含量之和介于0.24%~1.19%之间，并且[Fe]%+1.1[Mn]%≤0.7%，[Mn]%+3[Cr]%≤1.05%；不可避免的杂质的含量均小于等于0.04％，同时不可避免的杂质的总含量小于等于0.18％；

模锻件由以下工艺步骤制得：

一、熔体洁净化处理：将铝锭或电解铝液投入熔炼炉内，按照成分要求的各元素质量分数配置合金，铝锭或电解铝液温度加热至730℃～780℃，合金元素以中间合金方式加入，镁锭以罩笼式压入，完全熔化后熔体温度在720℃～740℃范围内进行1~3次，每次时间为30~40分钟的精炼处理，精炼完成后静置30~60分钟，经在线细化、双转子除气和双级过滤处理后半连续铸造；

二、半连续铸造：采用近锻形多根热顶型结晶器竖直半连续铸造方式将铸锭制备模锻坯料；铸造过程中结晶器对铸锭连续在线施加润滑油和喷水冷却，铸造温度在680℃～720℃之间；铸锭的横截面与模锻件的面积比为0.85~1.18，铸造完成后沿垂直铸造方向锯切成厚度为10mm~60mm的层片状坯料；

三、多级控速均匀化：在空气循环炉内采用分级控速均匀化工艺处理模锻坯料，第一级均匀化处理的温度范围为：300℃～420℃，铸锭由室温25℃至第一级温度的升温速率为：50℃/h～100℃/h，保温时间4h～8h；第二级温度范围为480℃～510℃，升温速率为：150℃/h～300℃/h，保温时间3h~10h；第三级温度范围为540℃～580℃，升温速率为：150℃/h～300℃/h，保温时间5h~15h；多级均匀化完成后，采用控制冷却速度为100℃/h～300℃/h之间的方式将模锻坯料冷却至室温；多级控速均匀化完成后，模锻坯料的晶粒内过渡族粒子析出尺寸在20～50nm之间；

四、室温或高温模锻成型：多级控速均匀化处理后的模锻坯料在室温或加热至320℃～420℃保温2～10小时后经1～3次模锻成型制成锻坯，模具加热温度范围为：280℃～400℃，模锻过程中坯料在X方向或Y方向或Z方向的累积加工变形量大于55%；

五、双级固溶和时效：采用双级固溶配合时效工艺进行强韧化热处理，固溶完成后在30s内将锻件置于25℃～80℃的冷却水中淬火处理，放置2h~48h后在温度范围为150℃～260℃的保温6h～20h条件下进行时效热处理，得到模锻件；双级固溶的工艺为：第一级固溶温度范围为300℃～470℃，升温速率70℃/h～200℃/h，保温时间2～4h，第二级固溶温度范围为530℃～570℃，升温速率100℃/h～300℃/h，保温时间2～6h。

2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述的模锻件的承力部位组织形貌为沿锻造流线的纤维变形组织特征，表面粗晶层厚度≤1mm，模锻件屈服强度300～410MPa；抗拉强度350～440MPa；延伸率10～16％。

3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述精炼和双转子除气的气源气体为纯度为99.7%以上的氩气，双级过滤采用30PPi/50 PPi或40 PPi/60 PPi，在线细化采用的细化剂为Al-Ti-B丝或Al-Ti-C丝。

4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，步骤二中铸锭在喷水冷却时的中心区域冷却速率为5℃/s~80℃/s，表面偏析层和激冷层总厚度小于1.6mm。

5.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，步骤四中，锻坯的表面偏析层在模锻变形中均匀且完全流向锻件本体外侧，模锻切后毛边的残留量小于2mm。