6061合金以及制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種6061合金，包括：Si 0.4wt％～0.8wt％；Fe 0.5wt％～0.7wt％；Cu 0.25wt％～0.4wt％；Mn 0.08wt％～0.15wt％；Mg 0.8wt％～1.2wt％；Cr 0.25wt％～0.35wt％；Zn 0wt％～0.25wt％；Ti 0wt％～0.15wt％；余量的Al。本發(fā)明通過上述Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和Al的特定含量和組成的配比，使得本發(fā)明合金擠壓材的粗晶環(huán)控制在3mm以下，并且成本較低。
【專利說明】6061合金以及制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種6061合金以及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 6061鋁合金屬于Al-Mg-Si系列合金，是經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝生產(chǎn)的高品質(zhì)鋁合 金產(chǎn)品，其強度中等，并具有良好的機械加工性能、優(yōu)良的焊接特點及電鍍性、良好的抗腐 蝕性、高韌性及加工后不變形、材料致密無缺陷及易于拋光、上色膜容易、氧化效果極佳等 特點。廣泛應(yīng)用于制造飛機、輪船、汽車以及家具上的高要求的復(fù)雜管、棒、型材。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，在生產(chǎn)該合金時其低倍組織會出現(xiàn)嚴(yán)重的、深度為5?IOmm的粗晶 環(huán)。粗晶環(huán)是擠壓制品周邊上形成的環(huán)狀粗大晶粒區(qū)域，是擠壓制品的一種組織缺陷。粗 晶環(huán)中的晶粒尺寸可超過原始晶粒尺寸的10?100倍，達到800?1500btm。它引起制品 力學(xué)性能降低，抗疲勞性能比中心區(qū)低，淬火后以及用帶有這種缺陷的坯料鍛造時，常在粗 晶區(qū)產(chǎn)生裂紋。具有這種缺陷的鋁型材在拉伸矯直時，表面變得粗糙，在陽極氧化后出現(xiàn)花 斑、表面不美觀。
[0004] 2012年我公司通過改進淬火工藝解決了直徑小于55mm棒材的粗晶環(huán)的問題，在 直徑大于55mm的棒材的粗晶環(huán)的問題還有待解決。目前還沒有針對上述問題的通用性方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種6061合金以及制備方法，使得制品的粗晶環(huán)控制在 3mm以下。
[0006] 本發(fā)明提供了一種6061合金，包括：
[0007] Si 0_4 wt%?0.8 wt%; Fe 0.5 wt%?0.7 wt%; Cu 0.25 wt%?0.4 wt%; Mn 0.08 wt%?0.15 wt%; Mg 0.8 wt%?1.2 wt%;
[0008] Cr 0.25 wt%?0.35 wt%; Zn 0 wt%?0.25 wt%; Ti 0wt%?0.15wt%; 余量的Al。
[0009] 優(yōu)選的，所述Fe的含量為0· 52wt%?0· 68wt%。
[0010] 優(yōu)選的，所述Fe的含量為(λ54wt%?(λ66wt%。
[0011] 優(yōu)選的，所述Mn的含量為0· 09wt%?0· 14wt%。
[0012] 優(yōu)選的，所述Mn的含量為(λIOwt%?(λ13wt%。
[0013] 優(yōu)選的，所述Cr的含量為(λ27wt%?(λ33wt%。
[0014] 優(yōu)選的，所述Cr的含量為0. 28wt%?0. 32wt%。
[0015] 優(yōu)選的，所述Cu的含量為0· 26wt%?0· 38wt%。
[0016] 優(yōu)選的，所述6061合金的粗晶環(huán)為3mm以下。
[0017] 本發(fā)明提供了一種如上述權(quán)利要求所述的6061合金的制備方法，包括：
[0018] 將Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源和Al源經(jīng)過熔煉、鑄造、鑄 錠加熱、擠壓、淬火、人工時效得到6061合金。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種6061合金，包括：Si0· 4wt%?0· 8wt%; Fe0· 5wt%?0· 7wt%;Cu0· 25wt%?0· 4wt%;Mn0· 08wt%?0· 15wt%;Mg0· 8wt%? I. 2wt%;Cr0· 25wt%?0· 35wt%;Zn0· 2wt%?5wt%;Ti0·lwt%?5wt% ;余量的Al。 本發(fā)明中的6061合金以Mg、Si、Cu為主要合金元素，為強化相，起固溶效果。通過本發(fā)明 所述的Mg、Si的含量，使得該合金在淬火時效時抗拉強度提高、伸長率降低。合金中Cu的 含量使得合金的塑性增加、抑制擠壓效應(yīng)，降低合金加工的各向異性。本發(fā)明通過上述Si、 Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和Al的特定含量和組成的配比，使得本發(fā)明合金制品的粗晶環(huán)控 制在3mm以下，并且成本較低。

【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種6061合金，包括：
[0021] Si 0.4 wt%?0_8 wt%; Fe 0.5 wt%?0.7 wt%; Cu 0.25 wt%?0.4 wt%;
[0022] Mn 0.08 wt%?0.15 wt%; Mg 0.8 wt%?1.2 wt%; Cr 0.25 wt%?0.35 wt%; Zn 0 wt%?0.25 wt%; Ti 0 wt%?0.15 wt%; 余量的Al。
[0023] 本發(fā)明的6061合金包括Si0· 4wt%?0· 8wt%，優(yōu)選為0· 38wt%?0· 78wt%。本 發(fā)明的6061合金包括Mg0.8wt%?Uwt%;優(yōu)選為0.82wt%?l.lwt%。通過本發(fā)明所 述的Mg、Si的含量，使得該合金在淬火時效狀態(tài)（T6)的抗拉強度提高、伸長率降低。
[0024] 本發(fā)明的 6016 合金包括Cu0· 25wt% ?0· 4wt%，優(yōu)選為 0· 26wt% ?0· 38wt%。 本發(fā)明中的6061合金以Mg、Si、Cu為主要合金元素，為強化相，起固溶效果。合金中Cu的 含量使得合金的塑性增加、增加了熱處理強化效果、抑制擠壓效應(yīng)，降低合金加工的各向異 性。
[0025] 本發(fā)明的6016合金包括Fe0· 5wt%?0· 7wt%;優(yōu)選為0· 52wt%?0· 68wt%，更 優(yōu)選為〇· 54wt%?0· 66wt%，最優(yōu)選為0· 56wt%?0· 64wt%。本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn),Fe的 含量超過本發(fā)明所述范圍時，會生成不溶的AlMnFeSi相，降低制品的強度、塑性和耐腐蝕 性能。
[0026] 本發(fā)明的 6016 合金包括Mn0· 08wt%?0· 15wt%;優(yōu)選為 0· 09wt%?0· 14wt%， 更優(yōu)選為〇·l〇wt%?0· 13wt%，最優(yōu)選為0·llwt%?0· 12wt%。本發(fā)明合金中添加特定 含量的錳可以提高力學(xué)強度、改善耐腐蝕性、沖擊韌性和彎曲性能。另外本發(fā)明合金中錳和 銅的同時加入，可以提高伸長率，并改善制品的晶粒度。
[0027] 本發(fā)明的 6016 合金包括Cr0· 25wt% ?0· 35wt%;優(yōu)選為 0· 27wt% ?0· 33wt%， 更優(yōu)選為〇· 28wt%?0· 32wt%，最優(yōu)選為0· 29wt%?0· 31wt%。本發(fā)明合金中添加特定 含量的Cr可以抑制Mg2Si相在晶界的析出，延緩自然時效過程，提高人工時效的強度。并 且，本發(fā)明中添加Cr可以與Mn、Fe-起細化晶粒、使得再結(jié)晶后的晶粒呈細長狀，提高合金 的耐腐蝕性，并減少6061合金的粗晶環(huán)深度、獲得細晶組織。
[0028] 本發(fā)明合金中還可以包括Zn,含量為Owt%?0. 25wt%，優(yōu)選為0.Olwt%? 0· 23wt%，更優(yōu)選為 0· 02wt% ?0· 20wt%。
[0029] 本發(fā)明合金中還可以包括Ti,含量為Owt%?0· 15wt%，優(yōu)選為0·Olwt%? 0· 13wt%，更優(yōu)選為 0·Olwt% ?0·IOwt%。
[0030] 本發(fā)明的合金中添加了Zn和Ti可以減少鑄錠的柱狀晶組織，改善合金的鍛造性 能，并細化制品的晶粒。
[0031] 本發(fā)明通過上述Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和Al的特定含量和組成的配比，使 得本發(fā)明合金以及制品的粗晶環(huán)控制在3mm以下，并且成本較低。
[0032] 本發(fā)明提供了一種6061合金的制備方法，包括：
[0033] 將Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源和Al源經(jīng)過熔煉、鑄造、鑄 錠加熱、擠壓、淬火、人工時效得到6061合金。
[0034] 本發(fā)明所述Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源和Al源可以為純 化合物、也可以是中間合金，本發(fā)明人對此不進行限定。只要滿足上述組分含量即可。
[0035] 本發(fā)明對所述熔煉工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的熔煉工藝，優(yōu)選在熔煉爐中進 行，所述熔煉溫度優(yōu)選為740?760°C。熔煉要攪拌均勻，保證金屬完全熔化、溫度準(zhǔn)確、成 分均勻。本發(fā)明所述加料順序優(yōu)選為^1，1-(：1141441，1141-〇41^ ;攪拌扒渣后在 740?750°C加入純Mg,最后加入晶粒細化劑Al-Ti-B絲。
[0036] 本發(fā)明所述鑄造為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鑄造工藝，優(yōu)選在鑄造機中進行，所述 鑄造溫度優(yōu)選為730?740°C，鑄造速度優(yōu)選為100?110mm/min，所述鑄造水壓優(yōu)選為 0. 06 ?0. 12MPa。
[0037] 鑄造后優(yōu)選在感應(yīng)加熱爐鑄錠，鑄錠加熱溫度優(yōu)選為520?540°C。
[0038] 鑄錠后進行擠壓和淬火。本發(fā)明中，合金產(chǎn)品直徑大于55mm的采用空氣淬火爐進 行淬火，產(chǎn)品直徑小于等于55mm的采用在線水淬的方式。
[0039] 具體的，采用空氣淬火爐進行淬火以及相應(yīng)步驟具體為：
[0040]將制備的6061合金鑄錠在擠壓機中進行擠壓，擠壓的溫度優(yōu)選為520°C?540°C， 所述擠壓筒溫度優(yōu)選為460?480°C;所述擠壓速度優(yōu)選為> 2.Om/min。將擠壓后的坯 料進行淬火爐淬火處理，具體為：直徑> 55mm的棒材，立式空氣淬火爐淬火，淬火溫度： 530±3°C。所述保溫時間為本領(lǐng)域技術(shù)人員工藝流程中熟知的時間。
[0041] 采用在線水淬步驟具體為：
[0042] 將制備的6061合金鑄錠在擠壓機中進行擠壓、直徑< 55mm的棒材在線水淬：擠壓 的溫度優(yōu)選為520°C?540°C，擠壓筒溫優(yōu)選為460?480°C;擠壓速度優(yōu)選為彡2.Om/min。 將擠壓后的坯料進行在線水淬處理，
[0043] 擠壓、淬火后為拉伸矯直、時效得到6061合金。所述拉伸矯直為本領(lǐng)域技術(shù)人 員熟知的拉伸矯直，所述拉伸矯直優(yōu)選在拉伸矯直機中拉伸矯直，控制拉伸率：1. 5%? 3.0%。所述時效為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的人工時效，所述時效制度優(yōu)選為175±5°C保溫8 小時。
[0044] 得到6061合金后，進行屈服強度、拉伸強度、延伸率和粗晶環(huán)測定。
[0045] 取樣方法為：
[0046] (1)隨機選取每個實施例制備得到的樣品從制品前端切取試樣測定屈服強度、拉 伸強度等力學(xué)性能，編號為T1、T2。。。。。。
[0047] (2)隨機選取每個實施例制備得到的樣品從制品尾端切取低倍試樣測定粗晶環(huán)， 編號為W1、W2。。。。。。
[0048] 本發(fā)明提供了 一種 6061 合金，包括：Si0· 4wt% ?0· 8wt%;Fe0· 5wt% ? 0· 7wt%;Cu0· 25wt% ?0· 4wt%;Mn0· 08wt% ?0· 15wt%;Mg0· 8wt% ?I. 2wt%;Cr 0.25?^%?CUSwt^^ZnCUwt%?5wt%;TiO.lwt%?5wt%;余量的Al。本發(fā)明中的 6061合金以Mg、Si、Cu為主要合金元素，為強化相，起固溶效果。通過本發(fā)明所述的Mg、Si 的含量，使得該合金在淬火時效時抗拉強度提高、伸長率降低。合金中Cu的含量使得合金 的塑性增加、抑制擠壓效應(yīng)，降低合金加工的各向異性。本發(fā)明通過上述Si、Fe、Cu、Mn、Mg、 Cr、Zn、Ti和Al的特定含量和組成的配比，使得本發(fā)明合金以及制品的粗晶環(huán)控制在3mm 以下,并且成本較低。
[0049] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的6061合金及其制備方 法進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0050] 實施例1?2
[0051] 分別采用工業(yè)純鋁、純Mg;A1-Fe;Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、Al-Cr、Al-Ti-B、Al-Zn中 間合金為原料在鋁合金熔煉爐中進行熔煉，熔煉溫度為750°C。攪拌均勻，保證金屬完全熔 化、溫度準(zhǔn)確、成分均勻。加料順序為：Al、Al-Cu、Al-Fe、Al-Mn、Al-Cr、Al-Si、Al-Zn;攪拌 扒渣后在740-750°C加入純Mg,最后加入晶粒細化劑Al-Ti-B絲，而后在鑄造機中鑄造，鑄 造溫度為730-740°C，鑄造速度100-110mm/min，鑄造水壓0.lOMPa。鑄造后在感應(yīng)加熱爐 鑄錠，鑄錠加熱溫度：520?540°C。6016合金鑄錠中Si的含量為0. 65wt%;Fe的含量為 0· 65wt%;Cu的含量為(λ26wt%;Mn的含量為(λ12wt% ;Mg的含量為(λ95wt%;Cr的含量 為(λ25wt%;Zn的含量為(λ04wt%;Ti的含量為(λOlwt% ;余量的Al。
[0052] 將制備的6061合金鑄錠在擠壓機中進行擠壓，擠壓的溫度為530°C，擠壓筒溫： 460?480°C;擠壓速度為3.Om/min。將擠壓后的坯料進行淬火爐淬火處理，具體為：立 式空氣淬火爐淬火，淬火溫度：530±3°C，淬火后在拉伸矯直機中拉伸矯直，控制拉伸率： 2.0%。而后在175±5°C時效8小時，得到成品。按照本發(fā)明所述的取樣以及試樣測定方法 進行測定力學(xué)性能以及粗晶環(huán)深度。測定結(jié)果如表1所示，表1為本發(fā)明實施例1?2制 備的6061合金的性能數(shù)據(jù)表。
[0053] 表1本發(fā)明實施例1?2制備的6061合金的性能數(shù)據(jù)表。
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種6061合金，包括：
余量的Al。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6061合金，其特征在于，所述Fe的含量為0.52wt %? 0. 68wt %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的6061合金，其特征在于，所述Fe的含量為0.54wt %? 0. 66wt %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6061合金，其特征在于，所述Mn的含量為0.09wt %? 0? 14wt % 〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的6061合金，其特征在于，所述Mn的含量為0. IOwt %? 0. 13wt %。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6061合金，其特征在于，所述Cr的含量為0.27wt %? 0. 33wt %。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的6061合金，其特征在于，所述Cr的含量為0. 28wt %? 0. 32wt %。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6061合金，其特征在于，所述Cu的含量為0.26wt %? 0. 38wt %。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的6061合金，其特征在于，所述6061合金的粗晶環(huán)為3mm以 下。
10. -種如權(quán)利要求1所述的6061合金的制備方法，包括： 將Si源、Fe源、Cu源、Mn源、Mg源、Cr源、Zn源、Ti源和Al源經(jīng)過熔煉、鑄造、鑄錠加 熱、擠壓、淬火、人工時效得到6061合金。
【文檔編號】C22C21/08GK104357719SQ201410747890
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】曾九生, 張成斌 申請人:西南鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司