一种细晶6061铝合金棒料的制备方法与流程

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种细晶铝合金棒料的成形制备方法。

背景技术：

目前，可热处理的形变铝合金在加工成形领域的应用越来越多，6061铝合金具有良好的机械性能，是目前应用最广的可热处理形变铝合金。6061铝合金在进行热成形后，极易在其制品中形成粗大的晶粒，是铝合金锻造产品中常见的缺陷，会导致铝合金锻件的力学性能降低，从而严重限制了6061铝合金的高品质、高性能应用。随着绿色制造、智能制造的兴起，对从源头上控制铝合金产品的质量有了新的要求，因此设计一种结构简单、通用性强的细晶铝合金棒料的制备方法，有利于铝合金产品高质量应用和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，能有效抑制晶粒生长，获得均匀的细晶6061铝合金棒料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种特殊的挤压模具，包括凸模和凹模，所述凸模为一对圆柱形凸模；凹模由两个半模组成，凹模型腔分为双向挤压段型腔、z形等通道转角挤压段型腔和定径矫直段型腔；其中：所述双向挤压段型腔为圆柱形结构；z形等通道转角挤压段型腔为两段等通道角采用“z”字形连接组合型腔；定径矫直段型腔为圆形通道结构，其截面尺寸与z形等通道转角挤压段型腔的截面尺寸相同。z形等通道转角挤压段型腔中的两段等径通道相交的内角φ都为90°，外角ψ选择范围为30°～45°。其中双向挤压型腔段的直径d至少为z形等通道转角挤压段型腔和定径矫直段型腔直径d的3倍。

本发明包括以下步骤：

棒状铝锭制备：熔铸高钛6061铝锭，铝锭中含有如下质量百分比的物质：mg：1.1％，si：0.8％，ti：0.15％，cu：0.35％，cr：0.25％，zn：0.1％，fe：0.2％，余量为al；

均匀化处理：在热挤压加工前需要对棒状铝锭进行均匀化处理；

准备：热挤压加工前清洁坯料表面和挤压模具的型腔内壁，并在相应位置均匀涂抹挤压润滑剂。将特殊的挤压模具装配固定在压力机上，一对圆柱形挤压凸模分别固定在压力机的两个动力设备端，挤压模具的加热温度为400℃～430℃，6061铝合金棒料加热到510℃～530℃。

热挤压：将加热后6061铝合金棒料的放置于挤压模具的双向挤压段型腔中，转移时间不超过10s。开动机器，一对圆柱形凸模的挤压速度为10～20mm/s，当两个凸模端面间距为等通道转角挤压段型腔的直径d时，压力机停止工作；

锯切；打开凹模，取出坯料，切断，保留定径矫直段成形部分的棒料。

热处理：将锯切后保留棒料进行固溶处理，固溶温度520℃，保温2～3小时，冷却转移时间小于10s，时效温度为150℃，时效时间8～10小时；

附图说明：

图1是特殊模具型腔的立体结构视图。

图2是特殊模具型腔的主视图。

图3是凸模结构示意图

其中图1中，1为半块凹模，2为圆棒料，3为一对双向挤压圆柱形凸模。图2中，a为双向挤压型段腔段，b为z形等通道转角挤压段型腔，c为定径矫直段型腔。

具体实施方式：

以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，但不局限于以下实施例，都应当属于本发明保护的范围。

一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于所述的方法按以下步骤进行的：

棒状铝锭制备：熔铸高钛6061铝锭，铝锭中含有如下质量百分比的物质：mg：1.1％，si：0.8％，ti：0.15％，cu：0.35％，cr：0.25％，zn：0.1％，fe：0.2％，余量为al；

均匀化处理：在热挤压加工前需要对棒状铝锭进行均匀化处理；

准备：热挤压加工前清洁坯料表面和挤压模具的型腔内壁，并在相应位置均匀涂抹挤压润滑剂。将特殊的挤压模具装配固定在压力机上，一对圆柱形挤压凸模分别固定在压力机的两个动力设备端，挤压模具的加热温度为400℃～430℃，6061铝合金棒料加热到510℃～530℃。

热挤压：将加热后6061铝合金棒料的放置于挤压模具的双向挤压段型腔中，转移时间不超过10s。开动机器，一对圆柱形凸模的挤压速度为10～20mm/s，当两个凸模端面间距为等通道转角挤压段型腔的直径d时，压力机停止工作；

锯切；打开凹模，取出坯料，切断，保留定径矫直段成形部分的棒料。

热处理：将锯切后保留的棒料进行固溶处理，固溶温度520℃，保温2～3小时，冷却转移时间小于10s，时效温度为150℃，时效时间8～10小时；

本发明的目的在于提供一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，能有效抑制晶粒生长，获得均匀的细晶6061铝合金棒料以满足现代生产的发展需求。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：棒状铝锭制备，根据6061铝合金成分配比制备高钛6061铝锭；热挤压加工，对高钛6061铝锭进行挤压加工得到铝合金棒料；锯切；热处理，将高钛6061铝合金棒料进行t6热处理。

2.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：铝锭中含有如下质量百分比的物质：mg：1.1％，si：0.8％，ti：0.15％，cu：0.35％，cr：0.25％，zn：0.1％，fe：0.2％，余量为al。

3.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：在热挤压加工前需要对棒状铝锭进行均匀化处理。

4.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：热挤压加工使用了一套挤压模具。

5.根据权利要求4所述的复合挤压模具，包括凸模和凹模，其特征在于：所述凸模为一对圆柱形凸模；凹模由两个半模组成，凹模型腔分为双向挤压段型腔、z形等通道转角挤压段型腔和定径矫直段型腔，其中：所述双向挤压段型腔为圆柱形结构；z形等通道转角挤压段型腔为两段等通道角采用“z”字形连接组合型腔；定径矫直段型腔为圆形通道结构，其截面尺寸与z形等通道转角挤压段型腔的截面尺寸相同。

6.根据权利要求5所述的挤压模具，其特征在于：z形等通道转角挤压段型腔中的两段等径通道相交的内角φ都为90°，外角ψ选择范围为30°～45°，双向挤压段型腔的直径d与z形等通道转角挤压段型腔和定径矫直段型腔直径d的关系为d≥3d。

7.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：在热挤压加工的开始前需要清洁坯料表面和挤压模具的型腔内壁，并在相应位置均匀涂抹挤压润滑剂。

8.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：挤压模具固定在压力机上，一对圆柱形挤压凸模分别固定在压力机的两个动力设备端，挤压模具的加热温度为400℃～430℃，将预处理的坯料加热到510℃～530℃后放置于特殊的挤压模具的双向挤压段型腔中。

9.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：在双向挤压加工的步骤中，一对圆柱形凸模的挤压速度为10～20mm/s，当两个凸模端面间距为等通道转角挤压段型腔的直径d时，压力机停止工作。

10.根据权利要求1所述的一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，其特征在于：在热处理步骤中，将挤压成形的棒料进行固溶处理，固溶温度520℃，保温2～3小时，冷却转移时间小于10s，时效温度为150℃，时效时间8～10小时。

技术总结
本发明公开了一种细晶6061铝合金棒料的制备方法，属于铝合金加工技术领域，特别涉及一种制备细晶6061铝合金棒料的热挤压工艺及方法。本发明利用双向挤压产生大塑性变形，抑制微观缺陷，结合等通道挤压的剧烈剪切变形，破碎晶粒，从而达到了细化晶粒的效果。本发明通用性强、操作简单、生产成本低，能大大细化铝合金铸锭晶粒，提高铝合金棒料制备质量。

技术研发人员：陈微;谷艳飞;肖新华;徐绍勇;蔺邵江
受保护的技术使用者：湖北理工学院
技术研发日：2020.11.11
技术公布日：2021.03.23