一种Al-Mg-Si系铝合金预拉伸板材的制备方法与流程

本发明涉及铝合金预拉伸板材，具体涉及一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术发展的不断进步，近年来我国高速铁路客车、城市地铁及城际铁路车辆等轨道交通行业得到迅猛发展，对车体材料的要求也不断提高，铝合金在轻量化方面具有明显的优势，同时具有良好的中等强度和良好的弯曲性能、焊接性能、耐腐蚀性能，在轨道交通运输等行业具有明显的使用优势。但前期在使用过程中存在制件弯曲开裂的情况，为此，开展一系列工艺试验研究，最终通过优化合金化学成分、均热加热制度及固溶淬火制度，产品弯曲性能合格，解决了在使用过程中弯曲开裂的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决传统工艺制造的al-mg-si系铝合金预拉伸板材在使用过程中存在弯曲、开裂的问题，而提供一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法。

2、一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，按以下步骤进行：

3、步骤一、称量：

4、按质量分数：si为0.8％～1.2％、mn为0.50％～0.9％、mg为0.7％～1.1％、cr为0.08％～0.15％、ti为0.02％～0.05％、fe＜0.50％、cu＜0.10％、zn＜0.20％和余量为al，分别称量铝硅中间合金、铝锰中间合金、镁锭、铝锆中间合金、稀土al-ti-b和铝锭；

5、步骤二、制备铝合金熔体：

6、将步骤一中称取的铝锭加入到电阻反射炉内，加入铝硅中间合金，并加热至750℃～795℃，然后加入铝硅中间合金，每15min～25min搅拌一次，共搅拌3～5次；加入铝锰中间合金，搅拌7min～10min后加入镁锭，继续8min～10min后加入铝锆中间合金，搅拌6min～9min后加入稀土al-ti-b丝，同时加入ar-cl2混合气体精炼5min～9min，并覆盖上熔剂，得到铝合金熔体；

7、步骤三、制备铝合金扁铸锭：

8、在740℃～760℃的温度条件下，将步骤一中得到的铝合金熔体导入电阻反射炉的静置炉中，通入ar-cl2混合气体，精炼10min～15min后静置12min～25min；然后在铸造温度为720℃～740℃、铸造速度为34mm/min～39mm/min以及铸造冷却水压为0.03mpa～0.08mpa的条件下，按半连续铸造法铸造，得到尺寸为(420～440)mm×(1420～1440)mm×(6000～6200)mm的铝合金扁铸锭；

9、步骤四、铣面、均热、热轧、预剪切、固溶淬火、拉伸、人工时效和锯切成品；

10、将步骤三中的铝合金扁铸锭铣面，得到尺寸为(390～410)mm×(1410～1430)mm×(6000～6200)mm的铸锭；将铣面后的铸锭在575～585℃的温度条件下保温5.5～6h后转定温535～545℃，继续保温12.5～13.5h后降温50～70min，再转定温475～485℃，保温1.5～2.5h；将保温结束的铸锭进行热轧、预剪切，然后在552～558℃的温度条件下保温25～35min，保温结束后淬火；将固溶淬火后的铝合金板进行拉伸，然后在165～175℃的温度条件下保温13.5～14.5h，空冷；将人工时效后的铝合金板锯切，得到尺寸为(9.9～10.1)mm×(1300～1305)mm×(2700～2707)mm的al-mg-si系铝合金预拉伸板材。

11、本发明的有益效果：

12、1、本发明的创新点在于，一是通过提高合金化学成分中cr元素、ti元素含量，其中cr元素具有提高合金强度的作用，ti元素具有细化晶粒的作用，从而通过改善显微组织中晶粒尺寸大小，保证合金强度，提高合金塑性。二是采用铸锭均热加热一体化，通过提高铸锭均热温度，延长铸锭保温时间，既实现了加热的目的，又达到了均热的效果，简化了工艺流程，在加热及均热的过程中使在半连续铸造过程中残留的第二相充分回熔到基体，同时在保温结束后进行快速冷却，减少铸锭在冷却过程中析出相的提前析出，提高合金的固溶程度，同时改善因残留粗大相导致在后续使用过程中的弯曲开裂。三是提高合金固溶温度，获得更多的过饱和固溶体，温度升高，借助热起伏，获得足够能量而越过势垒进行扩散的原子几率增大，同时空位浓度增大，有利于扩散，提高人工时效过程中析出相的数量。在上述三个工艺流程及参数的匹配下，保证合金强度的同时，提高合金塑性，从而解决制品件在弯曲过程中开裂的问题。本发明制得的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制造方法的成品板材性能均一稳定，规定非比例伸长应力为276-280n/mm2，抗拉强度为324～326n/mm2，伸长率为15.0～15.4％，弯曲性能合格(180°，r＝50.0mm)，满足标准及用户使用要求。

13、2、本发明的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制造方法还具有以下优点，首先是力学性能稳定，弯曲性能合格，有利于后期使用；二是铝废料易于回收，可以循环使用，同时，不燃烧，遇火安全。

14、本发明的目的是为了解决成品板材折弯开裂的问题，产品表面质量、力学性能及弯曲性能合格。

15、本发明可获得一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法。

技术特征：

1.一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤一中按质量分数：si为1.05％、mn为0.80％、mg为0.95％、cr为0.13％、ti为0.04％、fe为0.15％、cu为0.04％、zn为0.12％和余量为al，分别称量铝硅中间合金、铝锰中间合金、镁锭、铝锆中间合金、稀土al-ti-b和铝锭。

3.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤二中加入铝硅中间合金后，搅拌期间保持熔体温度为760℃～795℃。

4.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤三中通入ar-cl2混合气体精炼后的静置过程中，保持合金熔体的液面与流盘内的合金熔体的液面位于同一水平面。

5.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中铣面时，每面铣掉13～17mm厚度的氧化皮。

6.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中热轧道次依次为390mm-376mm-360mm-332mm-306mm-282mm-253mm-225mm-195mm-168mm-141mm-115mm-92mm-75mm-62mm-43mm-28mm-16mm-10mm。

7.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中预剪切时的剪切长度为6200mm～6300mm。

8.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中固溶淬火的保温时间为25～35min，淬火冷却水温度为20～30℃，淬火速度为20m/min～25m/min，淬火冷却水压力为3.0～5.0bar。

9.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中拉伸量为2.0～2.5％。

10.根据权利要求1所述的一种al-mg-si系铝合金预拉伸板材的制备方法，其特征在于步骤四中人工时效时在炉内设置2～4支热电偶，测得热电偶的金属温度低点为165～166℃时开始保温计时。

技术总结
一种Al‑Mg‑Si系铝合金预拉伸板材的制备方法，涉及铝合金预拉伸板材技术领域。本发明的目的是为了解决传统工艺制造的Al‑Mg‑Si系铝合金预拉伸板材在使用过程中存在弯曲、开裂的问题。本发明通过提高合金化学成分中Cr元素、Ti元素含量，从而通过改善显微组织中晶粒尺寸大小，保证合金强度，提高合金塑性。采用铸锭均热加热一体化，通过提高铸锭均热温度，延长铸锭保温时间，既实现了加热的目的，又达到了均热的效果。提高合金固溶温度，获得更多的过饱和固溶体，提高人工时效过程中析出相的数量。本发明可获得一种Al‑Mg‑Si系铝合金预拉伸板材的制备方法。

技术研发人员：赵国奇,张强,刘显东,王海彬,佟有志,徐宏大,刘玉龙,谭树栋,万旭,车德财
受保护的技术使用者：东北轻合金有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25