Al-Mg-Si系合金型材、其制备方法及应用与流程

本发明涉及铝合金，具体而言，涉及一种al-mg-si系合金型材、其制备方法及应用。

背景技术：

1、目前，各类装备用结构件均提出了轻量化的需求。特别是，新能源汽车的蓬勃发展对所用的铝合金型材提出了更高的要求：强度越来越高，型腔越来越复杂，壁厚越来越薄，同时成本也要求越来越低。故而为满足上述使用要求，大部分铝合金型材均采用低fe含量及主合金元素调控的方式来实现轻量化与高性能。然而，如若实现低的fe含量，合金必须采用高纯度原铝等原料配制，这却使得铝合金型材的成本显著增加，制约了其应用推广。

2、一方面，为了降低铝合金型材的成本，采用回收料进行重熔制备型材成为未来重要的发展方向；另一方面，铝合金回收料中常带有fe、mn、si等元素，其中杂质元素fe、mn对所得型材的力学性能具有不利影响，其较难的去除工艺同样增加了最终成本。故而使得含有高fe、mn元素的回收料能够满足重熔制备型材的要求，以及在高fe、mn容限的情况下提高铝合金型材的各项性能，已成为新的发展思路。

3、基于此，如何提供一种铝合金及其制备方法，使其在低成本、高fe、mn容限的条件下能够具备良好的力学性能以及焊接性能，从而满足在各领域作为结构件的使用需求，是本领域需要解决的重要技术问题之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种al-mg-si系合金型材、其制备方法及应用，以解决现有al-mg-si系合金无法兼顾高fe、mn容限、低成本以及力学性能的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种al-mg-si系合金型材的制备方法，该制备方法包括：按以下组成配制原料：按重量百分比计，al-mg-si系合金型材成分包括：mg0.9％～1.2％、si 1.2％～1.6％、cu 0.3％～0.6％、mn 0.6％～1.3％、zr 0.05％～0.15％、cr 0.05％～0.25％、zn 0.2％～0.4％、fe 0.6％～1.0％，其余为al，以及其它不可避免的杂质元素，每种杂质元素的含量低于0.05％，且杂质元素的总量低于0.15％；将原料进行熔铸，得到铸锭；对铸锭进行均匀化处理，得到均匀化处理铸锭；对均匀化处理铸锭依次进行热挤压处理、在线淬火、矫直处理及人工时效处理，得到al-mg-si系合金型材。

3、进一步地，al-mg-si系合金型材的成分中，mg与si元素的重量比≤0.75；优选地，按重量百分比计，al-mg-si系合金型材的成分中，fe与mn元素的重量和≥1.3％；更优选地，fe与mn元素的重量和与si元素的重量比为(1～1.9)：1。

4、进一步地，al-mg-si系合金型材的金相组成中包括almnfesi相；优选地，al-mg-si系合金型材中，almnfesi相的相含量为0.53～0.93％。

5、进一步地，原料包括含fe合金回收料以及含mn合金回收料；按重量百分比计，含fe合金回收料的成分包括：mg 0.9％～1.2％、si 1.2％～1.6％、cu 0.3％～0.6％、mn 0.6％～1.3％、zr0.05％～0.15％、cr 0.05％～0.25％、zn 0.2％～0.4％、fe 0.65％～0.9％，其余为al，以及其它不可避免的杂质元素，每种杂质元素的含量低于0.05％，且杂质元素的总量低于0.15％；和/或，按重量百分比计，含mn合金回收料的成分包括：mg 0.9％～1.2％、si 1.2％～1.6％、cu 0.3％～0.6％、mn 0.65％～1.15％、zr 0.05％～0.15％、cr 0.05％～0.25％、zn 0.2％～0.4％、fe 0.6％～1.0％，其余为al，以及其它不可避免的杂质元素，每种杂质元素的含量低于0.05％，且杂质元素的总量低于0.15％。

6、进一步地，热挤压处理所采用的挤压比≥50，挤压筒的内径φ1与均匀化处理铸锭的直径φ2满足30mm≤φ1-φ2≤50mm；优选地，热挤压处理的步骤还包括：将均匀化处理铸锭加热至530～550℃，保温10～60min之后进行热挤压，挤压出口温度为540～560℃。

7、进一步地，均匀化处理的过程包括：将铸锭加热至370～430℃，保温4～14h，得到第一级均匀化处理铸锭；将第一级均匀化处理铸锭加热至480～520℃，保温2～10h，得到第二级均匀化处理铸锭；将第二级均匀化处理铸锭加热至550～570℃，保温6～16h，得到均匀化处理铸锭。

8、进一步地，制备方法中，矫直处理的变形量为0～0.8％；和/或，人工时效处理的温度为165～175℃，保温时间为8～12h，之后以空气为介质冷却至室温，得到al-mg-si系合金型材。

9、进一步地，在线淬火为：将热挤压处理得到的型材在10s内冷却至室温，冷却的方式为在线水冷。

10、本发明的另一方面提供了一种al-mg-si系合金型材，该al-mg-si系合金型材由上述制备方法制备得到，且该al-mg-si系合金型材抗拉强度≥380mpa，伸长率≥10％，mig焊焊接系数≥0.65。

11、本发明的又一个方面提供了一种上述al-mg-si系合金型材在汽车承力结构件、高铁结构件以及工程装备结构件中的应用。

12、应用本发明的技术方案，通过综合调控合金配方中各金属元素的用量及比例，同时配合制备及成型过程中各工艺参数的设置，从而在良好的力学性能的基础上有效实现了al-mg-si系合金的高fe、mn容限，成功降低了al-mg-si系合金型材的制备成本。采用上述方法制备得到的al-mg-si系合金型材具有良好的成型性能，同时满足高强度、高焊接系数的性能要求；其抗拉强度≥380mpa，伸长率≥10％，mig焊焊接系数≥0.65，可以很好地适配在汽车承力结构件、高铁结构件以及工程装备结构件中的应用需求。

技术特征：

1.一种al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述al-mg-si系合金型材的成分中，所述mg与所述si元素的重量比≤0.75；

3.根据权利要求1或2所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述al-mg-si系合金型材的金相组成中包括almnfesi相；优选地，所述al-mg-si系合金型材中，所述almnfesi相的相含量为0.53～0.93％。

4.根据权利要求3所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述原料包括含fe合金回收料以及含mn合金回收料；

5.根据权利要求1所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述热挤压处理所采用的挤压比≥50，挤压筒的内径φ1与所述均匀化处理铸锭的直径φ2满足30mm≤

6.根据权利要求3所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的过程包括：

7.根据权利要求3所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，

8.根据权利要求3所述的al-mg-si系合金型材的制备方法，其特征在于，所述在线淬火为：将所述热挤压处理得到的型材在10s内冷却至室温，所述冷却的方式为在线水冷。

9.一种al-mg-si系合金型材，其特征在于，所述al-mg-si系合金型材由权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到，且所述al-mg-si系合金型材抗拉强度≥380mpa，伸长率≥10％，mig焊焊接系数≥0.65。

10.一种权利要求9所述的al-mg-si系合金型材在汽车承力结构件、高铁结构件以及工程装备结构件中的应用。

技术总结
本发明提供了一种Al‑Mg‑Si系合金型材、其制备方法及应用。该制备方法包括配料：按重量百分比计，Mg 0.9％～1.2％、Si 1.2％～1.6％、Cu 0.3％～0.6％、Mn 0.6％～1.3％、Zr0.05％～0.15％、Cr 0.05％～0.25％、Zn 0.2％～0.4％、Fe 0.6％～1.0％，其余为Al及其它不可避免的杂质元素，每种杂质元素的含量低于0.05％、总量低于0.15％；原料经熔铸、均匀化处理、热挤压处理、在线淬火、矫直处理及人工时效处理，得到Al‑Mg‑Si系合金型材。所得Al‑Mg‑Si系合金型材具有良好的成型性能，且满足高强度、高焊接系数的性能要求。

技术研发人员：曹海龙,田宇兴,任思蒙,刘成,郑晓兵,刘庆永,谷宁杰
受保护的技术使用者：中铝材料应用研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16