[發明專利]高強度Al-Mg-Si-Cu合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201110237334.7
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102337429A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 長海博文;韓逸;李煉;馬科;顧鳳仙;郭世杰
• 申請（專利權）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/02;C22C21/08;C22F1/04;C22F1/05
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種高強度Al-Mg-Si-Cu合金鍛造材及其制備方法，屬于有色金屬技術領域。

背景技術

世界交通運輸車輛總的發展趨勢是輕量化，以達到節能降耗和減小污染的目的。多年來，鋁材以眾多獨特的性能、良好的加工成形性和較低的生產成本，逐漸替代汽車中的鋼材，成為促進汽車輕量化的重要材料之一。

與傳統鑄鐵材料相比，采用鋁合金鍛件生產汽車部件不僅可以使重量大大減輕，強度、韌性及延展性大幅度提高，而且還可以使材料獲得可靠的內部質量和優異的綜合性能。因此，開發具有優異性能的鋁合金鍛件產品為實現汽車輕量化，降低污染和能源消耗具有重要意義。

汽車上采用的傳統鍛造鋁合金是6061合金，由于其Mg和Si含量較低，熱處理后材料的屈服強度僅為280MPa左右。隨著汽車輕量化的發展需要，對材料的力學性能提出了更加嚴格的要求，同時要求材料更易于加工，生產成本更低。研究表明，在6×××系合金中，通過增加Mg和Si的含量來提高Mg₂Si強化相的數量可以進一步提高合金的強度，但增加到一定程度后，不僅不能獲得期望的強度值，還會嚴重降低材料的塑性及韌性。此外，6×××系鋁合金在鍛造和固溶過程中易發生再結晶，產生粗大晶粒，導致力學性能急劇降低。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種高強度Al-Mg-Si-Cu合金及其制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

高強度Al-Mg-Si-Cu合金，特點是其成分的質量百分含量為：Mg?0.8~1.4wt.%，Si?0.8~1.6wt.%，Cu?0.2~0.8wt.%，Mn?0.2~1.0wt.%，Cr?0.1~0.4wt.%，Ti?0.01~0.1wt.%，Fe≤0.25wt.%，不可避免的雜質總和≤0.15wt.%，余量為Al。

進一步地，上述的高強度Al-Mg-Si-Cu合金，其特征在于：所述合金的鑄態晶粒尺寸小于130μm，二次枝晶臂間距不大于40μm，?T6態晶粒尺寸小于15μm，材料的屈服強度370MPa以上，延伸率大于12%。

本發明高強度Al-Mg-Si-Cu合金的制備方法，采用半連續鑄造方式制備合金鑄錠，在制造過程中控制成分含量Mg?0.8~1.4wt.%，Si?0.8~1.6wt.%，Cu?0.2~0.8wt.%，Mn?0.2~1.0wt.%，Cr?0.1~0.4wt.%，Ti?0.01~0.1wt.%，Fe≤0.25wt.%，不可避免的雜質總和≤0.15wt.%，余量為Al，其特征在于：將半連續鑄錠隨爐升溫至300~350oC后，以1~10oC/min的升溫速率升溫至520~570oC，保溫4~10h后空冷，然后將均勻化處理后的鑄錠重新加熱至450~500oC后進行鍛造，終鍛溫度不低于350oC；最后對鍛件進行T6熱處理，經530~570oC固溶處理1~2h，淬火，再經170~200oC時效處理4~9h。

更進一步地，上述的高強度Al-Mg-Si-Cu合金的制備方法，所述半連續鑄造方式為熱頂鑄造方式，半連續鑄造方式制備的合金鑄錠的直徑為Φ80~200mm，鑄造速度為70~170mm/min，冷卻水流量控制在1~4m³/h。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明通過合理調整合金元素含量，優化工藝制度，嚴格控制加工及熱處理過程中的晶粒尺寸，使得合金鑄態晶粒尺寸小于130μm，二次枝晶臂間距不大于40μm，同時避免材料在鍛造及固溶過程中發生粗大再結晶，控制晶粒尺寸小于15μm，從而保證材料的屈服強度達到370MPa，延伸率大于12%，顯著地提高了材料的力學性能，具有明顯的減重效果。均勻化工藝是在系統研究了均勻化處理過程中彌散相粒子的析出、形核和長大過程，以及非平衡結晶相回溶入基體等行為規律的基礎上優化的，能有效調控發明合金中彌散相粒子尺寸、數量和分布，同時獲得亞結晶組織控制的鍛造工藝以及強化相粒子細小、彌散、均勻分布的T6熱處理制度。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

圖1為實施例1合金的鑄態組織照片；

圖2為實施例1合金的T6態EBSD組織照片；

圖3為比較例1合金的鑄態組織照片；

圖4為比較例1合金的T6態EBSD組織照片。

具體實施方式