本发明涉及一种铝合金加工技术领域，具体涉及一种适用于新能源物流车厢骨架轻量化的铝合金及制备方法。
背景技术：
新能源汽车产业是我国的战略性新兴产业。发展新能源汽车是解决能源环境问题的重要途径。所谓的汽车车身和结构轻量化，就是采用科学的方法和手段对汽车产品进行优化设计，在确保汽车综合性能指标的前提下，通过使用新型材料，尽可能降低汽车产品自身重量，达到减重、降耗、环保、安全的综合目标。研究表明，汽车所用燃料约60％消耗于汽车自重，汽车的质量每减轻100kg，每公里所用燃料将减少0.4l-0.8l，co2排放也将减少。燃油效率提高，意味着降低汽车的耗油量和排污量，在同样的输出功率下，较轻的车对于发动机来说就是较轻的负载，汽车的操控稳定性也有所提高。所以减少汽车车体重量对降低发动机的功耗和减少汽车总重量具有双重的效应。
对于物流车辆而言，车厢自重占整车重量比例较大，而骨架又占车厢重量比例较大，因此，减轻车厢骨架的重量已成为物流企业关注的焦点。由于铝的比重约为钢的1/3，铝合金被公认是汽车轻量化的理想材料。物流车辆车厢轻量化是大势所趋，铝合金车厢与其他材料相比，能有效降低非载荷重量，而且铝材可回收性强，造型美观，节约能耗，散热性好，耐腐蚀，耐疲劳，成为未来物流车厢制造业替代钢材的首先材料。
虽然经过多年的研究开发、示范运行和推广应用，我国新能源汽车已经具备一定的产业基础，但于先进国家相比，我国新能源汽车在整车控制系统、汽车车身和结构轻量化等方面还存在较大差距。主要表现在目前车厢骨架采用的铝合金存在着强度不够的问题，安全性能得不到保证，因此，只能采用增加铝合金型材厚度来保证骨架的强度，导致铝合金车厢生产成本高，车厢重量也比较重。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新能源物流车厢骨架轻量化用铝合金及制备方法，本发明通过严格控制合金的成分，调整合计元素的含量，添加微量的zr、nb、sc元素及制备工艺及参数，使得铝合金型材的强度得到极大的提高，制备的铝合金骨架厚度更薄，节省材料，节约成本。
本发明是这样实现的：
一种新能源物流车厢骨架轻量化用铝合金，其特征在于，其化学组分按重量百分比为：mg:0.55-0.65％、si:0.6-0.7％、cr:0.1-0.18％、mn:0.18-0.25％、zr:0.1-0.2％、nb:0.1-0.2％、sc:0.05-0.1％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al。
进一步优选，其化学组分按重量百分比为：mg:0.6％、si:0.65％、cr:0.15％、mn:0.20％、zr:0.15％、nb:0.15％、sc:0.08％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al。
本发明的新能源物流车厢骨架轻量化用铝合金的制备方法，其特征在于：包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压和人工时效的步骤，过程如下：
(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝铌中间合金和铝钪中间合金，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；
(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；
(3)铸造：将精炼后的铝液进行铸造，所述铸造速度为40-60mm/min，铸造水压为0.05-0.1mpa，铸造温度为700℃-720℃；
(4)均匀化：将铸造后铝铸送入热处理炉中均匀化退火处理，在560-580℃温度下保温12-15h，然后将铝铸转移至风冷却炉内进行强力冷却；
(5)挤压：采用1200t挤压机对铝铸进行挤压，得到铝型材，挤压前先将铝棒、挤压筒和模具加热到一定温度，铝棒、挤压筒和模具达到设定的温度后上模进行挤压，挤压后立即对铝型材进行强风冷却；
(6)人工时效:将挤压后的铝型材放入时效炉进行人工时效，先在200℃的温度下保温150-200min，然后在50-60℃的温度下保温120-150min，降温速率为80℃/h，出炉空冷。
进一步优选，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，精炼剂的成分和重量比为氯化钾：氟钛酸钠：氟化钙：氟铝酸钾：氮化镁:纳米碳酸钙:稀土＝40-50:20-30:10:5:5:3:0.5。
进一步优选，所述步骤2中氩气流量为130-140l/min，氯气流量为110-140l/min，转子转速为450-550rpm/min。
进一步优选，所述挤压的主缸速度为2-4mm/s，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为450-460℃，模具温度为480-500℃。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
本发明通过严格控制合金的成分，调整合金元素的含量，添加微量的zr、nb、sc元素及制备工艺及参数，使得铝合金型材的强度得到极大的提高，抗压强度达到500mpa以上，屈服强度达到450mpa以上，并且制备同样强度的铝合金厚度比原来的减少了三分之一，节省材料，节约成本。
具体实施方式
实施例1
按重量百分比为：mg:0.55％、si:0.6％、cr:0.1％、mn:0.18％、zr:0.1％、nb:0.1％、sc:0.05％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al，进行配料，并按如下步骤进行制备：
(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝铌中间合金和铝钪中间合金，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；
(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；所述氩气流量为130-140l/min，氯气流量为110-140l/min，转子转速为450-550rpm/min；
(3)铸造：将精炼后的铝液进行铸造，所述铸造速度为40-60mm/min，铸造水压为0.05-0.1mpa，铸造温度为700℃-720℃；
(4)均匀化：将铸造后铝铸送入热处理炉中均匀化退火处理，在560-580℃温度下保温12-15h，然后将铝铸转移至风冷却炉内进行强力冷却；
(5)挤压：采用1200t挤压机对铝铸进行挤压，得到铝型材，挤压前先将铝棒、挤压筒和模具加热到一定温度，铝棒、挤压筒和模具达到设定的温度后上模进行挤压，挤压后立即对铝型材进行强风冷却；所述挤压的主缸速度为2-4mm/s，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为450-460℃，模具温度为480-500℃；
(6)人工时效:将挤压后的铝型材放入时效炉进行人工时效，先在200℃的温度下保温150-200min，然后在50-60℃的温度下保温120-150min，降温速率为80℃/h，出炉空冷。
实施例2
按重量百分比为：mg:0.62％、si:0.68％、cr:0.6％、mn:0.22％、zr:0.18％、nb:0.18％、sc:0.06％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al，进行配料，并按如下步骤进行制备：
(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝铌中间合金和铝钪中间合金，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；
(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；所述氩气流量为130-140l/min，氯气流量为110-140l/min，转子转速为450-550rpm/min；
(3)铸造：将精炼后的铝液进行铸造，所述铸造速度为40-60mm/min，铸造水压为0.05-0.1mpa，铸造温度为700℃-720℃；
(4)均匀化：将铸造后铝铸送入热处理炉中均匀化退火处理，在560-580℃温度下保温12-15h，然后将铝铸转移至风冷却炉内进行强力冷却；
(5)挤压：采用1200t挤压机对铝铸进行挤压，得到铝型材，挤压前先将铝棒、挤压筒和模具加热到一定温度，铝棒、挤压筒和模具达到设定的温度后上模进行挤压，挤压后立即对铝型材进行强风冷却；所述挤压的主缸速度为2-4mm/s，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为450-460℃，模具温度为480-500℃；
(6)人工时效:将挤压后的铝型材放入时效炉进行人工时效，先在200℃的温度下保温150-200min，然后在50-60℃的温度下保温120-150min，降温速率为80℃/h，出炉空冷。
实施例3
按重量百分比为：mg:0.6％、si:0.65％、cr:0.15％、mn:0.20％、zr:0.15％、nb:0.15％、sc:0.08％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al，进行配料，并按如下步骤进行制备：
(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝铌中间合金和铝钪中间合金，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；
(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；所述氩气流量为130-140l/min，氯气流量为110-140l/min，转子转速为450-550rpm/min；
(3)铸造：将精炼后的铝液进行铸造，所述铸造速度为40-60mm/min，铸造水压为0.05-0.1mpa，铸造温度为700℃-720℃；
(4)均匀化：将铸造后铝铸送入热处理炉中均匀化退火处理，在560-580℃温度下保温12-15h，然后将铝铸转移至风冷却炉内进行强力冷却；
(5)挤压：采用1200t挤压机对铝铸进行挤压，得到铝型材，挤压前先将铝棒、挤压筒和模具加热到一定温度，铝棒、挤压筒和模具达到设定的温度后上模进行挤压，挤压后立即对铝型材进行强风冷却；所述挤压的主缸速度为2-4mm/s，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为450-460℃，模具温度为480-500℃；
(6)人工时效:将挤压后的铝型材放入时效炉进行人工时效，先在200℃的温度下保温150-200min，然后在50-60℃的温度下保温120-150min，降温速率为80℃/h，出炉空冷。
实施例4
按重量百分比为：mg:0.65％、si:0.7％、cr:0.18％、mn:0.25％、zr:0.2％、nb:0.2％、sc:0.1％、fe≤0.25％、zn≤0.05％、ti≤0.05％、cu≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为al，进行配料，并按如下步骤进行制备：
(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝铌中间合金和铝钪中间合金，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；
(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；所述氩气流量为130-140l/min，氯气流量为110-140l/min，转子转速为450-550rpm/min；
(3)铸造：将精炼后的铝液进行铸造，所述铸造速度为40-60mm/min，铸造水压为0.05-0.1mpa，铸造温度为700℃-720℃；
(4)均匀化：将铸造后铝铸送入热处理炉中均匀化退火处理，在560-580℃温度下保温12-15h，然后将铝铸转移至风冷却炉内进行强力冷却；
(5)挤压：采用1200t挤压机对铝铸进行挤压，得到铝型材，挤压前先将铝棒、挤压筒和模具加热到一定温度，铝棒、挤压筒和模具达到设定的温度后上模进行挤压，挤压后立即对铝型材进行强风冷却；所述挤压的主缸速度为2-4mm/s，铝棒温度为480-500℃，挤压筒温度为450-460℃，模具温度为480-500℃；
(6)人工时效:将挤压后的铝型材放入时效炉进行人工时效，先在200℃的温度下保温150-200min，然后在50-60℃的温度下保温120-150min，降温速率为80℃/h，出炉空冷。
本发明通过严格控制合金的成分，调整合金元素的含量，添加微量的zr、nb、sc元素及制备工艺及参数，使得铝合金型材的强度得到极大的提高，抗压强度达到500mpa以上，屈服强度达到450mpa以上，并且制备同样强度的铝合金厚度比原来的减少了三分之一，节省材料，节约成本。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。