[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

说明书

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，铝合金包括如下质量含量的成分：Mg 0.4%‑1.5％、Si 0.3%‑1.5％、Cu 0.01%‑0.7％、Fe 0.01%‑0.3％、Mn 0.01%‑1.0%、Zr 0.001%‑0.25％、Cr 0.01%‑0.5％、Sc 0.001%‑0.25％，V0.01%‑0.1％，Ti 0.01%‑0.25％以及其他过渡族元素，制备方法为：熔体洁净化处理、近锻形多根热顶铸造、多级控速均匀化、室温或高温模锻成型、双级固溶和时效处理。制备的模锻件无粗大晶粒或粗晶组织特征，抗疲劳和阳极氧化性能优异，可制备车辆交通和运输工具铝合金结构件。

技术领域

本发明属于铝合金加工制备领域，具体涉及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。

背景技术

Al-Mg-Si系铝合金属于可热处理强化型铝合金，固溶时效后析出的Mg₂Si相是其主要强化相，使合金具有优异的强度、延伸率和良好的加工性能，同时，Al-Mg-Si系铝合金为了满足轨交、车辆等复杂领域的应用要求，合金中还需要添加Mn、Cr等过渡族元素，使其在保证强度的同时兼具有较好的可淬透性、冲击韧性和耐腐蚀性能，以代替钢结构实现减重30%-40%的轻量化效果。铝合金模锻技术是指在专用设备上利用模具使铝合金毛坯在热状态下成型进而获得优异机械性能的铝制品加工方法。Al-Mg-Si系铝合金模锻件结合了该合金可热处理强化以及模锻成型尺寸稳定性高、产品性能优异的特点，成为车辆轻量化的首选，被加工制成连杆、枕梁、轮圈、轮毂、摆臂等超轻结构件。

为保证产品性能, Al-Mg-Si系铝合金模锻件一般采用挤压材作为锻造坯料，经2~3道次模锻热变形至成品供机加工和表面处理。应用于车辆的铝合金模锻件多为安全结构件，不但要满足严格的力学性能要求，而且要确保结构的疲劳强度和耐久寿命，在模锻件的承力或加强筋等关键位置绝对不允许出现粗晶组织。然而该位置往往是模锻加工大变形量部位，累积的应变能极易激发粗晶组织，这就给产品的合金设计和加工工艺带来了严峻挑战。

专利CN106350708A提出了一种抑制汽车控制臂用铝合金挤压棒材粗晶环的制备方法，通过合金元素含量控制、挤压模具和工艺调整来实现挤压棒材的组织控制。专利CN102644039A提出了半导体设备用高品质6061铝合金锻件制备方法，通过调整锻造工艺参数、控制锻件的温度场和应力场来实现控制锻件组织结构的目的。专利CN109609882A提出了一种减小铝合金热锻件表面粗晶层深度的方法，通过在常规的铝合金热锻工序中增加锻坯表层金属局部冷塑性变形和冷精整工序来实现消除锻件表层粗晶组织的目的。

文献研究和专利分析表明，传统铝合金模锻件粗晶组织的控制工艺往往需求额外施加特殊加工变形，或者需要对挤压和锻造工艺参数进行严格限制，工业适应性偏低。而且在模锻成型过程中工序较长，各工序热变形累积应力能量较高，而结构件加强筋部位为了保证力学性能而不能牺牲变形量，这就给粗晶组织控制带来了困难，在工业生产环节很难达到两方面兼顾的控制效果，造成批次产品报废或部分关键结构部位不能满足车辆负载条件的苛刻抗疲劳要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对铝合金模锻件变形量大、累积变形能高、极易出现粗晶组织的难题，本发明提出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。