本發(fā)明涉及一種新材料領(lǐng)域，且特別涉及一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材及其制作工藝。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的Al-Mg-Si系合金具有強(qiáng)度適中，焊接性能優(yōu)良，塑性較高，冷加工性好，鍛造性能好，熱鍛時(shí)表面無氧化皮，鍛后表面質(zhì)量好，加工余量小，材料耐蝕性好，無應(yīng)力腐蝕開裂傾向等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于軌道交通、汽車、機(jī)械制造、建筑和裝飾等領(lǐng)域。隨著中國高鐵技術(shù)迅速發(fā)展，需要一種抗碰撞的鋁合金材料，這是因?yàn)楫?dāng)列車發(fā)生碰撞時(shí)，列車型材的抗碰撞性能關(guān)系著人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全：抗碰撞性能好的型材制造的列車在發(fā)生碰撞時(shí)，列車僅變形，可減小人員傷亡概率，抗碰撞性能差的型材制造的列車在發(fā)生碰撞時(shí)，列車不僅變形，還會(huì)出現(xiàn)裂紋，甚至斷裂解體，會(huì)極大危害列車內(nèi)人員的安全。抗碰撞的鋁合金材料不僅要求其具有高強(qiáng)度，而且還需要有良好的塑性和韌性。一般工業(yè)生產(chǎn)對(duì)傳統(tǒng)的Al-Mg-Si系合金是通過增加Si含量，或者采用熱處理的方法來提高其強(qiáng)度性能，希望提高其抗碰撞性能，但是這樣會(huì)導(dǎo)致合金的塑性和韌性降低，合金在壓縮時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂紋，難以滿足抗碰撞的要求。因此，目前還沒有能滿足上述要求的抗碰撞的鋁合金材料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，其強(qiáng)度較高，同時(shí)具有良好的塑性和韌性，因而具有良好的抗碰撞性能，用于制造高速列車車體。本發(fā)明的另一目的在于提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材的制作工藝，方法簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其主要由以下合金元素成分組成：Si：0.5％-0.7％；Fe：≤0.15％；Mn：0.15％-0.25％；Cu：≤0.1％；Mg：0.6％-0.75％；Cr：0.1％-0.2％；Zn：≤0.1％；V：0.1％-0.2％；余量為Al。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，Al-Mg-Si系抗撞合金型材的抗拉強(qiáng)度為190-210MPa；屈服強(qiáng)度為100-120MPa；延伸率為25％-35％。一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材的制作工藝，其包括以下步驟：將原料進(jìn)行熔煉、精煉，得到液態(tài)鋁合金，取樣分析，控制液態(tài)鋁合金的合金元素成分為：Si：0.5％-0.7％；Fe：≤0.15％；Mn：0.15％-0.25％；Cu：≤0.1％；Mg：0.6％-0.75％；Cr：0.1％-0.2％；Zn：≤0.1％；V：0.1％-0.2％；余量為Al；采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠；將鑄錠進(jìn)行均勻化處理，得到坯料；將坯料進(jìn)行擠壓。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，按照合金元素成分選取原料，原料包括所需中間合金、電解鋁錠以及固體回收鋁。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，熔煉的溫度是750-770℃。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，精煉的方法是：采用氬氣往熔煉形成的鋁液中吹噴精煉劑進(jìn)行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為0.12-0.18kg/t，爐內(nèi)精煉時(shí)間≥10min；扒渣靜置40-60min；采用在線除氣方式進(jìn)行爐外精煉，爐外精煉時(shí)氬氣流量為4-6L/h，輸入壓力5-10bar，得到精煉溶液；采用雙級(jí)陶瓷過濾片過濾精煉熔液。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，精煉的溫度是720-750℃。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造時(shí)的冷卻速度為50-120℃/s。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，均勻化處理的方法為：加熱至500-515℃，保溫6-7小時(shí)，然后升溫至560-570℃，保溫11-12小時(shí)。本發(fā)明實(shí)施例的Al-Mg-Si系抗撞合金型材及其制作工藝的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例的Al-Mg-Si系抗撞合金型材的合金元素成分按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括：Si：0.5％-0.7％；Fe：≤0.15％；Mn：0.15％-0.25％；Cu：≤0.1％；Mg：0.6％-0.75％；Cr：0.1％-0.2％；Zn：≤0.1％；V：0.1％-0.2％；余量為Al，該Al-Mg-Si系抗撞合金型材強(qiáng)度較高，同時(shí)具有良好的塑性和韌性，因而具有良好的抗碰撞性能，用于制造高速列車車體。該Al-Mg-Si系抗撞合金型材的制作工藝為：將原料進(jìn)行熔煉、精煉，得到合金元素成分準(zhǔn)確的液態(tài)鋁合金，采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠；將鑄錠進(jìn)行均勻化處理，得到坯料；將坯料進(jìn)行擠壓，該方法簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的Al-Mg-Si系抗撞合金型材及其制作工藝進(jìn)行具體說明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其主要由以下合金元素成分組成：Si：0.5％-0.7％；Fe：≤0.15％；Mn：0.15％-0.25％；Cu：≤0.1％；Mg：0.6％-0.75％；Cr：0.1％-0.2％；Zn：≤0.1％；V：0.1％-0.2％；余量為Al。與傳統(tǒng)的6008Al-Mg-Si系合金成分相比，本發(fā)明實(shí)施例的合金元素成分本發(fā)明提高M(jìn)g的下限與上限，降低Si的上限，F(xiàn)e控制在0.15％以下，降低了57％左右，并且大幅降低Cu和Zn。本發(fā)明實(shí)施例通過優(yōu)化主合金元素Mg、Si的加入量，并控制其它微量元素的加入量，實(shí)現(xiàn)具有良好的抗碰撞性能，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)控制主合金元素Mg、Si的加入量，以及Mg/Si比值，以改善合金型材的韌性；(2)適量加入Mn、Cr元素，以提高再結(jié)晶溫度，抑制晶粒粗化，提高合金型材的強(qiáng)韌性；(3)降低雜質(zhì)元素Fe的量，減少合金型材中的脆性相，提高其韌性；(4)加入V元素，細(xì)化鑄態(tài)組織，提高再結(jié)晶溫度，改變時(shí)效行為，提高合金型材的強(qiáng)韌性。本發(fā)明實(shí)施例Al-Mg-Si系抗撞合金型材的抗拉強(qiáng)度為190-210MPa；屈服強(qiáng)度為100-120MPa；延伸率為25％-35％。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材的制作工藝，其包括以下步驟：S1熔煉：將原料進(jìn)行熔煉、精煉，得到液態(tài)鋁合金，取樣分析，控制液態(tài)鋁合金的合金元素成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：Si：0.5％-0.7％；Fe：≤0.15％；Mn：0.15％-0.25％；Cu：≤0.1％；Mg：0.6％-0.75％；Cr：0.1％-0.2％；Zn：≤0.1％；V：0.1％-0.2％；余量為Al。選取原料是按照合金元素成分進(jìn)行的，原料包括所需中間合金、電解鋁錠以及固體回收鋁，其中，Cr以Al-Cr中間合金形式存在，V以Al-V中間合金形式存在。由于Al-V中間合金的熔點(diǎn)高，為保證其在熔體中的充分溶解，熔煉溫度需要較高，熔煉的溫度是750-770℃；精煉的溫度是720-750℃。精煉的具體方法是：S101爐內(nèi)精煉：采用氬氣往熔煉形成的鋁液中吹噴精煉劑進(jìn)行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為0.12-0.18kg/t，爐內(nèi)精煉時(shí)間≥10min；S102扒渣靜置：控制靜置時(shí)間為40-60min；S103爐外精煉：采用在線除氣方式進(jìn)行爐外精煉，爐外精煉時(shí)氬氣流量為4-6L/h，輸入壓力5-10bar，得到精煉溶液；S104陶瓷過濾：采用雙級(jí)陶瓷過濾片過濾精煉熔液，并點(diǎn)入Ti、B絲，得到液態(tài)鋁合金。S2鑄造：采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，冷卻速度為50-120℃/s，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠；S3均勻化：將鑄錠進(jìn)行均勻化處理，優(yōu)選采用雙級(jí)均勻化，得到坯料；雙級(jí)均勻化處理的具體方法為：加熱至500-515℃，保溫6-7小時(shí)，然后升溫至560-570℃，保溫11-12小時(shí)。S3擠壓：將坯料進(jìn)行擠壓，模具加熱溫度500℃、擠壓筒溫度450℃，若溫度太低，需要的擠壓力太大，若溫度太高，難以保證尺寸精度。擠壓的具體方法是：將坯料保溫溫度分區(qū)：510℃、500℃、490℃，采用梯度加熱，以保證恒溫?cái)D壓，由于材料成型難度很大，因此擠壓速度無法很快，擠壓速度為2-3m/min，擠壓比為21.4，得到Al-Mg-Si系抗撞合金型材。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金元素成分為：Si：0.5％；Fe：0.1％；Mn：0.25％；Cu：0.05％；Mg：0.6％；Cr：0.2％；Zn：0.05％；V：0.2％；余量為Al。該Al-Mg-Si系抗撞合金型材采用以下生產(chǎn)方法制得：按照上述合金元素成分選取Al-Cr中間合金、Al-V中間合金等中間合金，以及電解鋁錠、固體回收鋁作為原料，于750-760℃熔煉成鋁液。于720-725℃的條件下，先采用氬氣往鋁液中吹噴精煉劑進(jìn)行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為0.18kg/t，爐內(nèi)精煉時(shí)間12min；靜置40min；再采用在線除氣方式進(jìn)行爐外精煉，爐外精煉時(shí)氬氣流量為4L/h，輸入壓力8bar，得到精煉溶液；采用雙級(jí)陶瓷過濾片過濾精煉熔液，并點(diǎn)入Ti、B絲，得到液態(tài)鋁合金。采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，冷卻速度為60℃/s，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠。均勻化時(shí)，加熱至510℃，保溫6小時(shí)，然后升溫至565℃，保溫12小時(shí)，得到坯料。將坯料進(jìn)行擠壓，擠壓的溫度為510℃，坯料采用梯度加熱，擠壓速度為3m/min，擠壓比為21.4，得到Al-Mg-Si系抗撞合金型材。實(shí)施例2本實(shí)施例提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金元素成分為：Si：0.6％；Fe：0.05％；Mn：0.2％；Cu：0.05％；Mg：0.7％；Cr：0.15％；Zn：0.05％；V：0.15％；余量為Al。該Al-Mg-Si系抗撞合金型材采用以下生產(chǎn)方法制得：按照上述合金元素成分選取Al-Cr中間合金、Al-V中間合金等中間合金，以及電解鋁錠、固體回收鋁作為原料，于760-770℃熔煉成鋁液。于730-735℃的條件下，先采用氬氣往鋁液中吹噴精煉劑進(jìn)行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為0.16kg/t，爐內(nèi)精煉時(shí)間15min；靜置50min；再采用在線除氣方式進(jìn)行爐外精煉，爐外精煉時(shí)氬氣流量為5L/h，輸入壓力8bar，得到精煉溶液；采用雙級(jí)陶瓷過濾片過濾精煉熔液，并點(diǎn)入Ti、B絲，得到液態(tài)鋁合金。采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，冷卻速度為100℃/s，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠。均勻化時(shí)，加熱至510℃，保溫6小時(shí)，然后升溫至565℃，保溫12小時(shí)，得到坯料。將坯料進(jìn)行擠壓，擠壓的溫度為510℃，坯料采用梯度加熱，擠壓速度為3m/min，擠壓比為21.4，得到Al-Mg-Si系抗撞合金型材。實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種Al-Mg-Si系抗撞合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金元素成分為：Si：0.7％；Fe：0.05％；Mn：0.15％；Cu：0.05％；Mg：0.75％；Cr：0.1％；Zn：0.05％；V：0.1％；余量為Al。該Al-Mg-Si系抗撞合金型材采用以下生產(chǎn)方法制得：按照上述合金元素成分選取Al-Cr中間合金、Al-V中間合金等中間合金，以及電解鋁錠、固體回收鋁作為原料，于750-770℃熔煉成鋁液。于745-750℃的條件下，先采用氬氣往鋁液中吹噴精煉劑進(jìn)行爐內(nèi)精煉，精煉劑用量為0.18kg/t，爐內(nèi)精煉時(shí)間16min；靜置60min；再采用在線除氣方式進(jìn)行爐外精煉，爐外精煉時(shí)氬氣流量為6L/h，輸入壓力10bar，得到精煉溶液；采用雙級(jí)陶瓷過濾片過濾精煉熔液，并點(diǎn)入Ti、B絲，得到液態(tài)鋁合金。采用水冷半連續(xù)鑄造或急冷鑄造方法，冷卻速度為110-115℃/s，將液態(tài)鋁合金鑄造成鑄錠。均勻化時(shí)，加熱至510℃，保溫6小時(shí)，然后升溫至565℃，保溫12小時(shí)，得到坯料。將坯料進(jìn)行擠壓，擠壓的溫度為510℃，坯料采用梯度加熱，擠壓速度為3m/min，擠壓比為21.4，得到Al-Mg-Si系抗撞合金型材。對(duì)比例1本對(duì)比例提供一種Al-Mg-Si系合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金元素成分為：Si：0.6％；Fe：0.30％；Mn：0.2％；Cu：0.1％；Mg：0.48％；Cr：0.1％；Zn：0.15％；V：0.05％；余量為Al。該Al-Mg-Si系合金型材的制作工藝與實(shí)施例2中的制作工藝相同。對(duì)比例2本對(duì)比例提供一種Al-Mg-Si系合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金元素成分為：Si：0.75％；Fe：0.30％；Mn：0.28％；Cu：0.18％；Mg：0.58％；Cr：0.2％；Zn：0.15％；V：0.15％；余量為Al。該Al-Mg-Si系合金型材的制作工藝與實(shí)施例1中的制作工藝相同。產(chǎn)品性能檢測：一、力學(xué)性能檢測分別測量實(shí)施例1-3中的Al-Mg-Si系抗撞合金型材，以及對(duì)比例1-2中的Al-Mg-Si系合金型材的力學(xué)性能，結(jié)果如下表所示。表1各合金型材的力學(xué)性能實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對(duì)比例1對(duì)比例2抗拉強(qiáng)度/MPa190200210210190屈服強(qiáng)度/MPa100110120120100延伸率/％3132352321由上表可以看出，按照本發(fā)明實(shí)施例的制作工藝制得的Al-Mg-Si系抗撞合金型材的抗拉強(qiáng)度為190-210MPa；屈服強(qiáng)度為100-120MPa；延伸率為30％左右；而按照常規(guī)工藝制得的Al-Mg-Si系合金型材的抗拉強(qiáng)度為190-210MPa；屈服強(qiáng)度為100-120MPa；延伸率為20％左右。二、靜態(tài)壓縮試驗(yàn)用INSTRON1346材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分別對(duì)實(shí)施例1-3中的Al-Mg-Si系抗撞合金型材，以及對(duì)比例1-2中的傳統(tǒng)Al-Mg-Si系合金型材進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，加載速率為1mm/s，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為室溫。試驗(yàn)結(jié)果為：實(shí)施例1-3中的Al-Mg-Si系抗撞合金型材在在靜態(tài)壓縮后沿壓縮方向產(chǎn)生縱向折疊變形，無明顯裂紋，而對(duì)比例1-2中的Al-Mg-Si系合金型材在靜態(tài)壓縮后，不僅沿壓縮方向產(chǎn)生縱向折疊變形，而且有嚴(yán)重的裂紋。三、觀察金相組織用金相顯微鏡分別觀看實(shí)施例1-3中的Al-Mg-Si系抗撞合金型材，以及對(duì)比例1-2中的傳統(tǒng)Al-Mg-Si系合金型材經(jīng)過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)后的試樣。觀察發(fā)現(xiàn)：實(shí)施例1-3中的Al-Mg-Si系抗撞合金型材在靜態(tài)壓縮后的試樣組織呈現(xiàn)明顯的擠壓，而對(duì)比例1-2中的Al-Mg-Si系合金型材在靜態(tài)壓縮后的試樣組織發(fā)生明顯再結(jié)晶，晶粒粗大。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的Al-Mg-Si系抗撞合金型材的強(qiáng)度較高，同時(shí)具有良好的塑性和韌性，因而具有良好的抗碰撞性能，用于制造高速列車車體。該Al-Mg-Si系抗撞合金型材的制作工藝，方法簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3