[發明專利]一種用于重載列車牽引桿的超高強7系鋁合金材料的固溶時效工藝

在審

• 申請號: 201711487692.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108220845A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 林順巖;周志軍;溫慶紅;姚勇;林林
• 申請（專利權）人: 西南鋁業（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種超高強7xxx系鋁合金材料的固溶時效工藝，包括以下步驟，首先將鋁合金鑄錠經過擠壓后，得到擠壓材；然后將上述步驟得到的擠壓材經過固溶淬火，然后進行停放，再進行人工時效后，得到7xxx系鋁合金材料。本發明對鋁合金擠壓材采用了特定的固溶制度，先經過固溶淬火，然后進行停放，再進行人工時效，特別利用了合金固溶淬火后，先進行停放處理，進一步提高合金的機械強度和硬度，又基于合金鋁材經固溶淬火后，化合物相大部分固溶于合金基體，再結合特定的人工時效步驟后，使得鋁合金合金的強度得到了顯著提升。而且制備工藝簡單，生產速度完全滿足正常的工業生產速度，成本低，適于工業化大生產的推廣和應用，具有重要的實際意義。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，涉及一種超高強7xxx系鋁合金材料的固溶時效工藝，尤其涉及一種用于重載列車牽引桿的低成本超高強7xxx系鋁合金材料的固溶時效工藝。

背景技術

鋁合金是一種以鋁為基的合金，主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅和錳。鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料。隨著經濟的快速發展，鋁合金材料在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用，尤其是近些年，伴隨著全球經濟一體化，物流和交通快速發展，而物流和交通帶動了運輸業的蓬勃發展，而鋁及鋁合金材料在交通運輸裝備制造業的應用上也獲得了長足的發展，雖然與歐美日等發達工業國家相比差距明顯，但是鋁合金材料的應用潛力巨大。據初步測算，到2020年，僅全國鐵路貨物運輸需求將達40億噸，年均增長速度為4％。

在諸多交通運輸裝備中，牽引桿是一個很關鍵的部件，是在多種機械裝置中必不可少的配件，是一種用于鐵道車輛之間的牽引連掛裝置，不同于車鉤，牽引桿是車體之間的固定連接裝置。隨著鐵路貨運的不斷增長，動力車的性能不斷提升，運量的日漸增大，牽引噸位也屢創新高。而這其中的關鍵部件，牽引桿，特別是重載列車牽引桿在車輛運行過程中要承受車輛的縱向牽引力和沖擊力，是關鍵的承載部件。

因而，研究開發新型超高強度鋁合金，以鋁代鋼，進一步實現鐵路貨運車體輕量化，在節能減排、降低運輸成本、提高經濟效益等方面，有很重要的意義。高速重列貨車輕量化研究及產業化應用，主要集中在重載貨車車廂體輕量化上。目前，常規生產的高強鋁合金的力學性能，均不能滿足重載列車牽引桿用鋁合金屈服強度≥650MPa，而且同時要求延伸率≥5.0％的要求。高速重載列車的牽引桿，重約238Kg(E級鋼材，ZG25MnCrNiMo)，安裝在兩個車輛之間，用于代替轉動車鉤和固定車鉤。而如果高速重載列車的牽引桿采用超高強度鋁合金代替E級鋼材，每根可減重100～120Kg，大大降低了車身的自重。而且超高強度鋁合金也可在航空航天、石油勘探(鉆桿)等領域，獲得廣泛的應用。

現有的超高強鋁合金的設計和開發，國內從20世紀60年代開始，50多年內，雖然研發出了700MPa級的超高強度鋁合金，但是大多停留在實驗室研究階段，或采用噴射沉積成形等小批量試制，不是工藝復雜就是生產速度慢，始終未能實現工業化生產，而且雖然還有研究表明，添加貴金屬或稀有元素能夠得到超高強度鋁合金，但是對于日常民用和交通運輸，其高昂的成本顯然是不實際的。

因此，如何研究開發出新的、高性能的鋁合金材料，滿足上述力學性能，能夠用于重載列車關鍵的承載部件，同時又能采用通常的制備方法，采用常規的添加元素，降低生產成本，已成為擺在業內諸多一線研究人員面前的一道難題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種7xxx系鋁合金材料及其制備方法，特別是用于重載列車牽引桿的低成本超高強鋁合金材料。本發明提供的是超高強鋁合金材料，具有較高的屈服強度和延伸率，而且不添加貴重金屬和稀有元素，工序常規，成本低，適于工業化大生產的推廣和應用。

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種超高強7xxx系鋁合金材料固溶時效工藝。本發明提供的固溶時效后的7系鋁合金材料，具有較高的屈服強度和延伸率，而且不添加貴重金屬和稀有元素，工序常規，成本低，適于工業化大生產的推廣和應用。