高速列车铝合金支撑槽及其制备方法与流程

1.本发明主要涉及铝合金领域，具体是高速列车铝合金支撑槽及其制备方法。


背景技术：

2.高速列车在服役过程中不可避免的与各种腐蚀环境接触，其中海洋性环境中cl
‑
对高速列车的腐蚀损伤威胁最大。随着高速列车服役时间的延长，腐蚀问题逐步显现。例如设备舱支架与支撑槽的连接部位，其中设备舱支架和支撑槽为铝合金，通过304不锈钢角钢和螺栓进行连接。铝合金的腐蚀电位通常在
‑
0.7 v左右，不锈钢的腐蚀电位在
‑
0.2v左右[5]，二者之间存在0.5v的电位差，在腐蚀环境中将引起铝合金和不锈钢之间的电偶腐蚀问题。当发生电偶腐蚀时，低电位的铝合金成为阳极而发生快速腐蚀。在进行五级修的动车组列车中，已经发现部分支撑槽出现严重腐蚀问题。由于缺乏该类型连接件的具体腐蚀参数，对该类型连接件的腐蚀损伤及腐蚀损伤的演化规律尚不明确，然而，绝大多数研究都集中于车体地板结构，而对于支撑槽结构的研究却很少。支撑槽结构在整个车体因此也无法对部件的剩余寿命进行评估。目前针对这类腐蚀问题均采用直接更换新部件的方法进行处理，极大地增加了高速列车的维护成本。


技术实现要素：

[0003]
为解决现有技术的不足，本发明提供了高速列车铝合金支撑槽及其制备方法，它能够在保证铝合金机械强度的前提下，同时具备良好的耐腐蚀性能，极大的降低高速列车的维护成本。
[0004]
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0005]
高速列车铝合金支撑槽及其制备方法，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：zn：5.0
‑
7.5wt.％，mg：2.0
‑
3.5wt.％，ag：1.0
‑
2.5wt.％，sc： 0.3
‑
0.6wt.％，zr：0.6
‑
0.8wt.％，余量为al及不可避免杂质；
[0006]
其制备方法如下：
[0007]
s1：将纯al、纯zn、纯mg加入熔炼炉中加热至700
‑
720℃熔化，然后升温至720
‑
755℃后加入al
‑
20ag中间合金、al
‑
25sc中间合金；
[0008]
s2：通高纯氩气，在720
‑
755℃下保温20
‑
30min，随后加入al
‑
25zr中间合金保温0.75
‑
2h，最后降温至660
‑
690℃，静置10
‑
15min；
[0009]
s3：在660
‑
690℃下浇铸制得铝合金铸锭；
[0010]
s4：将s3得到的铝合金铸锭进行低温预挤压，挤压温度为50
‑
200度；
[0011]
s5：将s4步骤的铝合金进行往复挤压，其中挤压温度为400
‑
450℃，总累积应变量为5
‑
12；
[0012]
s6：对s5得到的铝合金产品进行多级时效处理。
[0013]
优选的，所述s4步骤前，先对铝合金进行均匀化处理，均匀化处理为在 410
‑
455℃下保温8
‑
24h。
[0014]
优选的，所述s4步骤中低温预挤压的挤压比为10
‑
20。
[0015]
优选的，所述s5步骤中，等温往复挤压的挤压比为4
‑
6，挤压道次为4
‑
8。
[0016]
优选的，所述s6步骤中，多级时效为双级时效，预时效为100
‑
120℃下保温24h，终时效为180
‑
200℃下24h。
[0017]
对比现有技术，本发明的有益效果是：
[0018]
本发明向铝中添加高固溶元素zn与稀土元素sc、zr，在进行均匀化处理后，形成具有高固溶度的铝合金铸态坯料，经由后续多级挤压以及多级时效处理，形成了细小、弥散的沉淀相，从而提高了铝合金的应变硬化率，有效提高了铝合金的强度和延伸率。本发明还添加了ag元素，ag元素在铝合金中能够起到抗腐蚀的作用，从而提高本铝合金产品的耐腐蚀性能。同时通过多级挤压以及多级时效处理，使本铝合金能够形成更为均匀致密的细化晶粒，提高固溶度与弥散沉淀效，在保证铝合金的机械强度以及延展性能之外，具有更好的抗腐蚀能力。
附图说明
[0019]
附图1是本发明实施例1铝合金产品金相图；
[0020]
附图2是本发明实施例2铝合金产品金相图；
[0021]
附图3是本发明实施例3铝合金产品金相图；
具体实施方式
[0022]
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
[0023]
实施例1：
[0024]
本实施例中所述高速列车铝合金支撑槽铝合金，包括以下质量百分比的组分：zn：5.0wt.％，mg：2.0wt.％，ag：1.0wt.％，sc：0.3wt.％，zr：0.6wt.％，余量为al及不可避免杂质；
[0025]
其制备方法如下：
[0026]
首先将纯al、纯zn、纯mg加入熔炼炉中加热至700℃熔化，然后升温至720 ℃后加入al
‑
20ag中间合金、al
‑
25sc中间合金；然后通高纯氩气，在730℃下保温20min，随后加入al
‑
25zr中间合金保温1h，最后降温至680℃，静置 15min，在660
‑
690℃下浇铸制得铝合金铸锭。然后对铝合金进行均匀化处理，均匀化处理为在430℃下保温20h。然后将得到的铝合金铸锭进行低温预挤压，挤压温度为100度，挤压比为10。将与挤压后的铝合金进行往复挤压，等温往复挤压的挤压比为5，挤压道次为7，其中往复挤压温度为450℃，总累积应变量为10。对挤压后的铝合金产品进行多级时效处理，多级时效为双级时效，预时效为120℃下保温24h，终时效为200℃下24h。
[0027]
实施例2：
[0028]
本实施例中所述高速列车铝合金支撑槽铝合金，包括以下质量百分比的组分：zn：6.5wt.％，mg：3.0wt.％，ag：2.0wt.％，sc：0.5wt.％，zr：0.7wt.％，余量为al及不可避免杂质；
[0029]
其制备方法如下：
[0030]
首先将纯al、纯zn、纯mg加入熔炼炉中加热至700℃熔化，然后升温至720 ℃后加入al
‑
20ag中间合金、al
‑
25sc中间合金；然后通高纯氩气，在730℃下保温20min，随后加入al
‑
25zr中间合金保温2h，最后降温至680℃，静置 15min，在660
‑
690℃下浇铸制得铝合金铸锭。然后对铝合金进行均匀化处理，均匀化处理为在430℃下保温20h。然后将得到的铝合金铸锭进行低温预挤压，挤压温度为100度，挤压比为10。将与挤压后的铝合金进行往复挤压，等温往复挤压的挤压比为6，挤压道次为8，其中往复挤压温度为450℃，总累积应变量为12。对挤压后的铝合金产品进行多级时效处理，多级时效为双级时效，预时效为120℃下保温24h，终时效为200℃下24h。
[0031]
实施例3：
[0032]
本实施例中所述高速列车铝合金支撑槽铝合金，包括以下质量百分比的组分：zn：7.5wt.％，mg：3.5wt.％，ag：2.5wt.％，sc：0.6wt.％，zr：0.8wt.％，余量为al及不可避免杂质；
[0033]
其制备方法如下：
[0034]
首先将纯al、纯zn、纯mg加入熔炼炉中加热至700℃熔化，然后升温至720 ℃后加入al
‑
20ag中间合金、al
‑
25sc中间合金；然后通高纯氩气，在730℃下保温20min，随后加入al
‑
25zr中间合金保温2h，最后降温至680℃，静置 15min，在660
‑
690℃下浇铸制得铝合金铸锭。然后对铝合金进行均匀化处理，均匀化处理为在430℃下保温20h。然后将得到的铝合金铸锭进行低温预挤压，挤压温度为100度，挤压比为10。将与挤压后的铝合金进行往复挤压，等温往复挤压的挤压比为6，挤压道次为8，其中往复挤压温度为450℃，总累积应变量为12。对挤压后的铝合金产品进行多级时效处理，多级时效为双级时效，预时效为120℃下保温24h，终时效为200℃下24h。
[0035]
对实施例1
‑
3所得铝合金进行拉伸试验与腐蚀性能测试，得出数据如下表：
[0036][0037]
由实施例、附图与表格所知，随着zn、mg、sc、zr元素添加量的增加，晶粒细度更加均匀，且铝合金强度在配比取中间范围时为最好。随着ag元素的增加，本铝合金产品抗腐蚀性能逐渐增加。随着挤压比以及挤压次数的增加，晶粒细度也在增加，延伸率同样得到增益效果。