一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金及其制備方法技術(shù)

一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金及其制備方法，所述交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的成分及質(zhì)量百分比組成為：Mg?0.9～1.2%，Si?0.2～0.4%，Li?0.1～0.3%，Zr?0.02～0.03%，C?0.004～0.006%，Re?0.1～0.3%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%。本發(fā)明專利技術(shù)交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金具有強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適合于制造汽車、掛車、軌道車輛等交通運(yùn)輸工具輕量化用鋁合金管材、棒材和型材，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

High strength tough aluminium alloy for vehicle and preparation method thereof

High strength and high toughness Aluminum Alloy and preparation method for a vehicle, the vehicle with high strength and high toughness components and mass percentage of Aluminum Alloy consists of: Mg 0.9 ~ 1.2%, 0.2 ~ 0.4% Si, Li 0.1 ~ 0.3%, 0.02 ~ 0.03% Zr, C 0.004 ~ 0.006%, Re 0.1 - 0.3%, Fe = 0.15%, Mn = 0.1%, the remainder being Al and unavoidable impurities, the single impurity is less than 0.05%, the total amount of less than 0.15%. The invention of transportation with high strength and high toughness Aluminum Alloy has high strength, good ductility, corrosion resistance and good welding performance characteristics, suitable for making cars, trailers, rail vehicles and other transportation tools with lightweight Aluminum Alloy tubes, rods and profiles, with a broad market prospect.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金及其制備方法
本專利技術(shù)屬于鋁合金
，具體是涉及一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金及其制備方法。
技術(shù)介紹
隨著交通運(yùn)輸工具輕量化的發(fā)展，汽車、掛車、軌道車輛等交通工具的保險(xiǎn)桿、防撞梁、車廂、車體、枕梁、橫梁等結(jié)構(gòu)件都迫切需要采用高強(qiáng)度、耐腐蝕、焊接性能優(yōu)良的鋁合金來替代現(xiàn)有的鋼鐵材料，以達(dá)到車身結(jié)構(gòu)的輕量化和節(jié)能減排。6000系鋁合金屬于中等強(qiáng)度的可熱處理強(qiáng)化鋁合金，廣泛用于建筑、包裝、機(jī)械、電子等領(lǐng)域。但目前常用的6000系鋁合金，如6101、6005、6063、6061等，雖然具有良好的成形性能、耐腐蝕性能和焊接性能，但強(qiáng)度普遍較低，導(dǎo)致交通運(yùn)輸工具用鋁合金管材、型材等普遍存在壁厚較大，嚴(yán)重制約了交通運(yùn)輸工具的進(jìn)一步輕量化。因此，現(xiàn)有6000系鋁合金仍有待進(jìn)一步改進(jìn)，迫切需要開發(fā)出強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的6000系鋁合金，滿足汽車、掛車、軌道車輛等交通運(yùn)輸工具輕量化的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金及其制備方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本專利技術(shù)所述的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，其特點(diǎn)是由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg0.9～1.2%，Si0.2～0.4%，Li0.1～0.3%，Zr0.02～0.03%，C0.004～0.006%，Re0.1～0.3%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr21.5%，Nd14.6%，Pm18.1%，Sm26.7%，Gd19.1%。優(yōu)選的，本專利技術(shù)所述的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg1.1%，Si0.3%，Li0.2%，Zr0.025%，C0.005%，Re0.2%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr21.5%，Nd14.6%，Pm18.1%，Sm26.7%，Gd19.1%。本專利技術(shù)所述的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、Al10Li合金、Al5Zr1C合金和混合稀土Re作為原材料；第二步：將純鋁錠在720～760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.9～1.2%的純鎂錠、0.2～0.4%的速溶硅和1～3%的Al10Li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.4～0.6%的Al5Zr1C合金和0.1～0.3%的混合稀土Re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；第四步：將鋁合金液降溫至680～720℃并靜置0.5～1小時(shí)，然后鑄造成鋁合金；第五步：將鋁合金在520～540℃固溶處理3～5小時(shí)，水淬后，在170～180℃時(shí)效處理8～12小時(shí)，隨爐冷卻后得到交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的室溫抗拉強(qiáng)度大于330MPa，屈服強(qiáng)度大于290MPa，伸長率大于13%，具有強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適合于制造汽車、掛車、軌道車輛等交通運(yùn)輸工具輕量化用鋁合金管材、棒材和型材，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本專利技術(shù)所述的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg0.9～1.2%，Si0.2～0.4%，Li0.1～0.3%，Zr0.02～0.03%，C0.004～0.006%，Re0.1～0.3%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%。優(yōu)選的，所述交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的成分及質(zhì)量百分比組成為：Mg1.1%，Si0.3%，Li0.2%，Zr0.025%，C0.005%，Re0.2%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%。所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr21.5%，Nd14.6%，Pm18.1%，Sm26.7%，Gd19.1%。其中，Mg和Si是本專利技術(shù)交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的主要合金元素，Mg和Si通過形成Mg2Si強(qiáng)化相相來增強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度。Mg和Si的含量越高，Mg2Si強(qiáng)化相的數(shù)量也越多，鋁合金的強(qiáng)度也越高。但隨著合金強(qiáng)度的上升，塑性開始下降，成形性能、耐腐蝕性能、焊接性能也開始變壞。為了保證合金具有足夠的強(qiáng)度、塑性以及良好的耐腐蝕性能和焊接性能，因此，Mg含量選擇在0.9～1.2%，Si含量選擇在0.2～0.4%，優(yōu)選的，Mg含量為1.1%，Si含量為0.3%。Li是最輕的金屬元素，在交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金中加入Li，首先可以降低鋁合金的密度，提高鋁合金的比強(qiáng)度和比剛度，達(dá)到輕量化的效果。其次是Li在鋁合金的時(shí)效過程中還會(huì)析出納米尺寸的Al3Li和Al2MgLi強(qiáng)化相，這些強(qiáng)化相可以釘扎位錯(cuò)、亞晶和晶界，提高鋁合金的強(qiáng)度、塑性和焊接性能。添加0.1～0.3%的Li即可對(duì)鋁合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化效果，優(yōu)選的，Li添加量為0.2%。Zr、C是以Al5Zr1C合金的形式加入到鋁合金中，Al5Zr1C合金是由氟鋯酸鉀和碳粉的混合物與鋁液反應(yīng)得到，內(nèi)部含有大量的ZrC粒子。Al5Zr1C合金是一種新型的鋁合金晶粒細(xì)化劑，專利技術(shù)人的大量實(shí)驗(yàn)證明，Al5Zr1C合金比現(xiàn)有的Al5Ti1B和Al5Ti1C合金具有更強(qiáng)的晶粒細(xì)化能力，添加0.4～0.6%的Al5Zr1C合金，鋁合金中含有0.02～0.03%的Zr和0.004～0.006%的C，可顯著細(xì)化鋁合金的晶粒，改善鋁合金的組織均勻性，提高鋁合金的塑性和成形性能，優(yōu)選的，Al5Zr1C合金添加量為0.5%，鋁合金中含有0.025%的Zr和0.005%的C。Re是含有Pr、Nd、Pm、Sm、Gd共5種輕稀土元素的混合稀土，輕稀土元素的物理化學(xué)性質(zhì)活潑，能與鋁合金液中的氫、氧、鐵、錳、銅、鋅、鉻等雜質(zhì)元素反應(yīng)生成高熔點(diǎn)、高穩(wěn)定性的稀土化合物，對(duì)鋁合金液有深度凈化作用，可以消除雜質(zhì)元素的有害影響，同時(shí)稀土元素還有固溶強(qiáng)化和稀土化合物第二相強(qiáng)化作用，可以進(jìn)一步提高鋁合金的強(qiáng)度、耐腐蝕性能和焊接性能。專利技術(shù)人的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，添加含有Pr、Nd、Pm、Sm、Gd共5種輕稀土元素的混合輕稀土的效果比添加一種或少數(shù)幾種輕稀土元素的效果都更好，因此，選擇添加0.1～0.3%的混合輕稀土，優(yōu)選的，混合輕稀土添加量為0.2%。本專利技術(shù)還提供了所述交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金的制備方法，具體包括以下步驟：第一步：選用工業(yè)純鋁錠、純鎂錠、速溶硅、Al10Li合金、Al5Zr1C合金和混合稀土Re作為原材料；第二步：將純鋁錠在720～760℃加熱熔化，并加入占原材料總重量為0.9～1.2%的純鎂錠、0.2～0.4%的速溶硅和1～3%的Al10Li合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：對(duì)鋁合金液精煉除氣除渣后，再加入占原材料總重量為0.4～0.6%的Al5Zr1C合金和0.1～0.3%的混合稀土Re，攪拌使鋁合金液本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，其特征在于由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg?0.9～1.2%，Si?0.2～0.4%，Li?0.1～0.3%，Zr?0.02～0.03%，C?0.004～0.006%，Re?0.1～0.3%，F(xiàn)e?≤0.15%，Mn?≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr?21.5%，Nd?14.6%，Pm?18.1%，Sm?26.7%，Gd?19.1%。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，其特征在于由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg0.9～1.2%，Si0.2～0.4%，Li0.1～0.3%，Zr0.02～0.03%，C0.004～0.006%，Re0.1～0.3%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr21.5%，Nd14.6%，Pm18.1%，Sm26.7%，Gd19.1%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具用高強(qiáng)韌鋁合金，其特征在于由以下成分及質(zhì)量百分比組成：Mg1.1%，Si0.3%，Li0.2%，Zr0.025%，C0.005%，Re0.2%，F(xiàn)e≤0.15%，Mn≤0.1%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)單個(gè)≤0.05%，總量≤0.15%，其中所述Re的成分組成及質(zhì)量百分比為：Pr21.5%，Nd14.6%...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉健龍，覃建波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東莞市鋁美鋁型材有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44