[發明專利]一種鋁合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110227402.1
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102925759A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 楊雙強;徐光友;朱志堅;譚柳玉;譚法明;王順利
• 申請（專利權）人: 佛山市鴻金源鋁業制品有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C21/08;C22C1/03
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;陳燕嫻

技術領域

本發明屬于合金材料領域，具體涉及一種鋁合金及其制備方法，以及在制備高鐵定位器中的應用。

背景技術

6082屬于6×××系列(Al-Mg-Si)鋁合金，是熱處理可強化的鋁合金，具有中等強度和良好的焊接性能、耐腐蝕性，主要用于交通運輸和結構工程工業。如橋梁、起重機、屋頂構架、運輸機、運輸船等。近年來，高速鐵路技術不斷升級，過往使用的合金成分所生產的終端產品只能滿足一般鐵路用鋁材的技術要求，為了適應高速鐵路的發展，適應速度大幅提升的需求，與此對應的應用材料性能也必須提高。高鐵定位器是高鐵電氣化鐵路接觸網中使用的定位裝置，其作用是保證接觸線與受電弓的相對位置在規定范圍內，并將接觸線的水平張力傳給支柱，6082鋁合金具有中等強度和良好的耐蝕性，密度又輕，是制造高鐵定位器的理想材料。GB/T3190-2008國標中對6082鋁合金的化學成分質量百分比規定如下：硅Si：0.7～1.3％；鐵Fe：≤5.0％；銅Cu：≤0.10％；錳Mn：0.4～1.0％；鎂Mg：0.6～1.2％；鉻Cr：≤0.25％；鋅Zn：≤0.20％；鈦Ti：≤0.10％；鋁Al：余量。其力學性能抗拉強度σ_b(MPa)：≥205；條件屈服強度σ_0.2(MPa)：≥110；伸長率δ(％)：≥14。

但是現有的一般6082鋁合金其力學性能無法達到高鐵定位器的要求，為滿足我國高速鐵路對新型材料的要求，對國標中鋁合金組成進行剖析、優化，重新設計了合金成分。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的第一個目的在于提供一種滿足高速電氣化鐵路運行的高力學性能鋁合金，本發明對其所用的原料材料進行優化設計，以達到綜合提高材料性能的目的。

本發明的第二個目的在于提供上述鋁合金的制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種鋁合金，由以下按質量百分比計的組分組成：Si：0.8～1.0％，Mg：0.75～0.95％，Cu：0.01～0.09％，Mn：0.45～0.85％，Cr：0.10～0.24％，Fe：＜0.25，其他雜質總量：＜0.15％，Al：余量。

所述的鋁合金中Mg的質量與Si的質量之比優選為0.92。

上述鋁合金的制備方法包括以下操作步驟：將鋁錠、鎂錠、鋁硅合金、Mn添加劑、Cr添加劑及電解銅板裝爐加熱熔化；加入冶煉助熔劑精煉；對得到的熔體進行預處理；然后進行熔煉在線處理；過濾；鑄造；均質；冷卻最終得到鋁合金；

所述的鋁錠中的鋁與鋁硅合金中的硅的質量比為(70～80)∶1；Mn添加劑的加入量為鋁錠與硅鋁合金總重量的0.75～0.82％；Cr添加劑的加入量為鋁錠與硅鋁合金總重量的0.27～0.33％；鎂錠的加入量為鋁錠與硅鋁合金總重量的0.85～0.95％；電解銅板的加入量為鋁錠與硅鋁合金總重量的0.04～0.05％。

所述的加熱熔化的溫度為720～760℃；所述的精煉溫度為720～760℃，精煉時間為30～50分鐘，精煉完畢后采用高純氮氣排氣；所述的預處理是將熔體在720～760℃攪拌15～25分鐘，然后扒渣；所述的熔煉在線處理為采用高純氬氣進行排氣處理；所述的過濾為采用50目的陶瓷過濾板過濾；所述的鑄造溫度為680～720℃。

上述鋁合金在制備高鐵定位器中的應用。

合金成分組成的分析：

(1)Si?Mg：Si、Mg同時加入合金基體當中會發生相變反應：Si+Mg→Mg₂Si，Mg₂Si以固溶體形式存在于合金基體當中，為合金的主要強化相，本發明設計Mg與Si的質量比為0.92，Mg與Si相變反應生成Mg₂Si，并有富于的Si元素在鋁合金基體中，增加Mg₂Si在合金基體中的溶解度，提升了Mg₂Si的熱處理強化效果；Mg元素如有富余，可以適當提高合金材料的耐腐蝕性能，但阻礙了Mg₂Si的溶解，弱化熱處理效果，故不宜有富于的Mg元素存在；

合金材料的力學性能隨Mg₂Si的增加而提高，但Mg₂Si在鋁基體中的溶解度為1.85％，一般不超過此值；