本发明属于铝合金加工制造
技术领域：
，涉及一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺。
背景技术：
：集装箱选材主要有钢材、铝材等。随着世界各国对生态环境的重视，集装箱的减重成为发展趋势。铝材相对于钢材，密度低，耐腐蚀，易回收，因此以铝代钢成为集装箱减重首选。但铝材强度较低，易变形，成本高。目前集装箱主要采用的铝合金有5052、6060、6061、6063、6082。5052合金强度主要依赖于加工硬化，其h24态抗拉强度在250mpa左右；而6xxx系铝合金主要依赖于沉淀相析出强化，6061的抗拉强度在300mpa级别，6082的抗拉强度在320mpa级别。相对于钢铁，这些铝合金强度较低，易变形，且成本相对较高。为了追求更高的强度，目前有部分铝合金集装箱采用7021和7075薄板，主要规格在4mm厚度以下。7021铝合金的抗拉强度在420mpa级别，而7075铝合金的抗拉强度在550mpa级别，远远高于5052、6061、6082等合金。7075可获得更高的强度，但其生产难度远高于7021，生产过程中会存在固溶时间过长、薄板产品板形无法保证而导致成品率低等诸多问题。而7021与7075相比，虽然强度稍低，但板形良好，从而成品率高，成本相对低。因此需要开发一种能综合保证强度和板形的集装箱用铝合金。技术实现要素：有鉴于此，本发明为了解决现有的7系铝合金薄板板形和强度的匹配性不佳的问题，提供一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺。为达到上述目的，本发明提供一种集装箱用7系铝合金，包括以下质量百分含量的原料组分：si≤0.15％、fe≤0.25％、cu≤0.15％、mn≤0.1％、mg：1.5％～1.9％、cr≤0.05％、zn：5.5％～6.3％、ti≤0.1％、zr：0.09％～0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为al。进一步，原料组分为纯金属、中间合金或金属添加剂，且fe含量＞si含量。一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金铸造为铝合金铸锭；b、将步骤a制得的铝合金铸锭置于均热炉中进行均匀化处理，以20～45℃/h的加热速度升温至440～500℃，保温8～24h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420～500℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭出炉进行热轧，热轧后铝合金卷材厚度为3.5～13mm；e、将步骤d热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为1.5～4mm厚的成品，其中步骤d热轧后的铝合金卷材给步骤e冷轧后的成品预留40～70％的冷轧加工率，冷轧加工率＝(热轧卷材厚度-成品厚度)/热轧卷材厚度；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在470～490℃保温40～300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120～130℃，时效时间为24h。进一步，步骤a配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭。进一步，步骤a铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体。进一步，步骤a铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1～0.25％。进一步，步骤b中铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.15～0.30μm。进一步，步骤d加热后的铝合金铸锭经过17～27道次热粗轧至厚度为30～45mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为360～430℃，轧制后铝合金卷材厚度为3.5～13mm，卷曲温度为300～340℃。进一步，步骤g将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材。本发明的有益效果在于：本发明所公开的集装箱用7系铝合金的加工工艺中，通过合金成分的改变，使得均匀化处理前铝合金铸锭的主要低溶点相为mgzn2，由于高温下mg、zn在al基体中扩散速度较快，在控制金属加热速度的情况下，mgzn2相可快速的溶解，故均热温度可在440～500℃范围内不出现过烧的情况下保持晶粒尺寸不出现异常长大。这对成品的固溶处理至关重要。铝合金铸锭经过均匀化热处理后，大块的低熔点相溶解消失或呈圆润的球形，经轧制破碎成细小的可溶相，这就为成品的短时固溶淬火处理获得较高的过饱和固溶体创造条件，可通过人工时效热处理获得高强度，进而得到板形和强度匹配良好的铝合金薄板。具体实施方式下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例1一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.0350.110.0060.0011.520.0015.690.0280.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氯气和氩气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭经过21道次热粗轧至厚度为40mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为380℃，轧制后铝合金卷材厚度为9mm，卷曲温度为320℃；e、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。实施例2一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.040.1200230.0051.70.0026.00.0260.140.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氮气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭经过21道次热粗轧至厚度为40mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为400℃，轧制后铝合金卷材厚度为9mm，卷曲温度为310℃；e、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。实施例3一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.030.230.0030.0011.90.0026.250.0270.130.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭经过27道次热粗轧至厚度为38mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为410℃，轧制后铝合金卷材厚度为7.5mm，卷曲温度为320℃；e、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3.8mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。实施例4一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.0350.110.0080.0011.6705.600.0340.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至460℃，保温24h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为500℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭经过21道次热粗轧至厚度为40mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为390℃，轧制后铝合金卷材厚度为7mm，卷曲温度为320℃；e、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3.5mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在475℃保温120s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为128℃，时效时间为24h。实施例5一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.0820.220.0440.0061.610.0015.50.0270.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至500℃，保温8h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为450℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭经过27道次热粗轧至厚度为38mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为420℃，轧制后铝合金卷材厚度为5mm，卷曲温度为330℃；e、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为2.45mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在475℃保温85s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。对比例1一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.030.220.0030.0011.30.0025.30.030.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭热轧至厚度为9mm的铝合金卷材；e、将步骤d热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。对比例2一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.030.180.0030.0012.00.0026.50.030.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭热轧至厚度为7.5mm的铝合金卷材；e、将步骤d热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3.4mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。对比例3一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.030.230.0030.0011.690.0025.720.0270.130.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭热轧至厚度为7.5mm的铝合金卷材；e、将步骤d热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温30s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。对比例4一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：a、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素sifecumnmgcrzntizr杂质al含量0.030.230.0030.0011.650.0025.690.0270.130.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；b、将步骤a制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度ra为0.20μm；c、将步骤b锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；d、将步骤c加热后的铝合金铸锭热轧至厚度为11mm的铝合金卷材；e、将步骤d热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；f、将步骤e冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；g、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。实施例1～5和对比例1～4的不平度、力学性能和弯曲性能的测试结果见表一表一由表一可以看到，实施例1～5和对比例1～4的弯曲性能均满足要求，但不平度和力学性能有一定差异。实施例1～5的力学性能在490～534mpa，尤其实施例3抗拉强度最高，可达534mpa，同时实施例1～5的不平度在1～4.5mm之间，可满足供货要求。对比例1合金中的mg和zn含量偏低，其产品力学性能偏低，对比例3尽管不平度较高，但由于固溶时间较短，无法获得足够过饱和固溶体，导致时效后力学性能偏低。对比例2合金中的抗拉强度达到了540mpa，但不平度较高，无法满足标准要求。对比例4合金中的冷轧变形率达到了72.7％，最终产品的不平度同样无法满足标准要求。同时实施例1～5所获得的产品的力学性介于7021和7075之间，同时能够获得良好的板形，强度也能满足生产要求。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12