[發明專利]一種高性能稀土Al-Mg-Si鋁合金擠壓材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911057467.9
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110669964B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 馮艷飛;孫巍;謝方亮;楊路;馮梟;王克;張宇;鄭建;吳楠
• 申請（專利權）人: 遼寧忠旺集團有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C21/08;C22C1/03;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

本發明屬于鋁合金材料技術領域，涉及一種高性能稀土Al?Mg?Si鋁合金擠壓材料及其制備方法，鋁合金擠壓材料由以下元素組分按照重量百分比配制而成：Si：0.4～0.7％，Mg：0.5～0.7％，Cu：0.01～0.2％，Mn：0.05～0.45％，Cr：0.01～0.3％，Ti：0.01～0.02％，稀土元素0.05～0.30％，Zn≤0.1％，Fe≤0.15％，其余單個雜質含量≤0.05％，雜質合計≤0.15％，余量為Al，稀土元素為Er、Sc中的任意一種或兩種混合，制備方法可以顯著優化合金成分、均勻細化晶粒、熔液凈化除雜、減少鑄造缺陷、大幅度提高鑄錠質量，另外還可以較好地改善了擠壓型材表面質量，提高擠壓速度及擠壓型材產品的熱處理綜合力學性能。

技術領域

本發明屬于鋁合金材料技術領域，涉及一種高性能稀土Al-Mg-Si鋁合金擠壓材料及其制備方法。

背景技術

隨著國防軍工、軌道交通、航空航天等高端技術領域對鋁合金擠壓型材需求的增加，對其性能也提出了更高的要求。而軌道交通及車輛提出的高速、安全、節能、舒適、環保等要求，是國內現代化建設面臨的重大課題之一。Al-Mg-Si系鋁合金因具有中等強度、良好的焊接性和擠壓成型性，已被廣泛的應用于軌道交通及車輛的制造中，尤其可以擠壓出斷面形狀復雜的不同厚薄壁空心型材。目前，Al-Mg-Si系鋁合金的各項研究已經被廣泛報道，但多集中在擠壓性能、焊接性能和腐蝕性能等方面的研究，在鑄造工藝方面卻研究較少，在合金中添加微量稀土元素更是鮮有報道。現有技術中鋁合金主要采用傳統半連續鑄造方法生產的鑄錠，通常存在晶粒粗大，組織不均勻，鑄造缺陷明顯，鑄錠質量差等問題。

由于金屬的凝固組織在很大程度上決定了它的機械性能，因此鑄錠晶粒細化可有效提高鑄錠的力學性能。現有技術中主要有：添加細化劑和微合金、鑄造工藝優化等方法來細化晶粒，改善鑄錠的力學性能。但隨著高端產品對材料質量要求的日益提升，對晶粒的細化程度和力學性能提出了更高的要求，目前的控制方法已無法滿足材料更高性能的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決上述Al-Mg-Si系鋁合金鑄錠晶粒細化所存在的問題，提供一種高性能稀土Al-Mg-Si鋁合金擠壓材料及其制備方法，該工藝方法可以顯著優化合金成分、均勻、細化晶粒，減少鑄造缺陷、大幅度提高鑄錠及擠壓型材熱處理綜合力學性能。

為達到上述目的，本發明提供一種高性能稀土Al-Mg-Si鋁合金擠壓材料，由以下元素組分按照重量百分比配制而成：Si：0.4～0.7％，Mg：0.5～0.7％，Cu：0.01～0.2％，Mn：0.05～0.45％，Cr：0.01～0.3％，Ti：0.01～0.02％，稀土元素0.05～0.30％，Zn≤0.1％，Fe≤0.15％，其余單個雜質含量≤0.05％，雜質合計≤0.15％，余量為Al，稀土元素為Er、Sc中的任意一種或兩種混合。

一種高性能稀土Al-Mg-Si鋁合金擠壓材料的制備方法，包括以下步驟：

A、計算各鋁合金原料用量并將配制好的鋁鉻中間合金、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、工業硅塊和鋁錠分別轉入熔煉爐內，熔煉爐內中上層位置放置鋁鉻中間合金、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金和工業硅塊，爐內最上層覆蓋鋁錠，熔煉溫度為720～760℃；

B、待爐料完全熔化后，依次向爐內熔體中心加入鋁箔包裹的鋁鈦中間合金和稀土鋁中間合金小塊，防止與空氣接觸氧化和燒損，其中熔煉溫度為720～740℃；繼續熔煉待爐料完全熔化后，向熔體中心加入鋁箔包裹的鎂錠，并將其按壓沉于鋁液液面以下，防止與空氣接觸氧化和燒損，其中熔煉溫度為720～740℃；

C、待熔煉爐內的熔體完全熔化后，熔煉溫度為720～740℃，進行攪拌和扒渣并對爐內熔體進行爐前成分檢測，若成分不合格，則相應補充對應的中間合金，待成分合格后，進行爐內精煉處理，成分合格后向爐內熔體通入氬氣和精煉劑進行爐內精煉，精煉溫度為710～730℃，時間為15～30min，精煉處理后再進行扒渣，靜置15～30min，得到半連續鑄造的鋁合金熔液；