[发明专利]一种高性能锻件用Al-Mg-Si合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高性能锻件用Al‑Mg‑Si合金及其制备方法，属于铝合金材料领域。该合金按照质量百分比计，包括以下组分：镁0.8％～1.5％，硅0.7％～1.3％，铜0.1％～0.6％，锰0.1％～0.7％，锌0.2％～0.5％，锆0.1％～0.3％，锡0.02％～0.1％，铁≤0.3％，铬≤0.25％，杂质≤0.15％，余量为铝。本发明通过在Al‑Mg‑Si合金中加入Zn元素和Sn元素，并对其含量进行优化，能够在后续人工时效的过程中通过耦合作用，形成大量细小的原子团簇，并促进团簇向GP区、β”相的转变，形成大量细小致密的晶内析出相Mg₂Si，从而获得良好的强度和延伸率。

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，更具体地，涉及一种高性能锻件用Al-Mg-Si合金及其制备方法。

背景技术

铝合金具有强度高、综合性能好、易于回收的优势，是实现汽车、航空航天和轨道交通等领域轻量化的首选金属材料。其中的6XXX系合金(Al-Mg-Si合金)由于原材料成本低、成形性能好、可热处理强化等优点，被广泛应用于汽车、轨道交通等领域锻件的制造。6XXX系合金的主要合金元素是Mg和Si，增加两者的含量或添加Cu能够提高合金的强度，但也会造成合金延伸率下降、抗腐蚀性降低等问题。

目前，随着汽车等装备服役工况的对零件性能的要求不断提高，传统锻件用6XXX系合金(如6061、6082等)的力学性能难以满足要求，因此，亟需在铝合金开发时，合理调控合金元素以及微量元素，使合金具有更好的力学性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高性能锻件用Al-Mg-Si合金及其制备方法，旨在解决现有的Al-Mg-Si合金抗拉强度和断裂韧性等力学性能较低的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种高性能锻件用Al-Mg-Si合金，按照质量百分比计，包括以下组分：镁0.8％～1.5％，硅0.7％～1.3％，铜0.1％～0.6％，锰0.1％～0.7％，锌0.2％～0.5％，锆0.1％～0.3％，锡0.02％～0.1％，铁≤0.3％，铬≤0.25％，杂质≤0.15％，余量为铝。

按照本发明的另一方面，提供了一种上述高性能锻件用Al-Mg-Si合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

(c)按照上述比例将原材料混合后进行真空熔炼，获得合金熔体；

(d)利用所述合金熔体进行半连续铸造，获得铝合金铸锭；

(c)对所述铝合金铸锭进行均匀化处理，然后通过热挤压获得铝棒；

(d)将所述铝棒热锻加工成锻件，随后进行固溶处理和人工时效处理，以此制得所述高性能锻件。

作为进一步优选地，步骤(a)中，选取纯铝、纯镁、纯锌以及中间合金Al-20％Si、Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-5％Zr、Al-50％Sn作为原材料。

作为进一步优选地，步骤(a)中，真空熔炼的过程中进行1～5次精炼和除气。

作为进一步优选地，步骤(a)中，真空熔炼的温度为700℃～800℃，真空熔炼的时间为10min～30min。

作为进一步优选地，步骤(b)中，进行半连续铸造时盘首温度为690℃～710℃，铸造速度为20mm/min～30mm/min。

作为进一步优选地，步骤(c)中，在550℃～565℃下保温10h～16h，以进行均匀化处理。

作为进一步优选地，步骤(c)中，铝棒的直径为20mm～100mm，热挤压温度为450℃～490℃，热挤压的挤出速率≤25mm/s。