一种用于薄壁件的铝合金材料及其制备方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明属于合金材料领域，具体涉及一种用于薄壁件的铝合金材料及其制备方法。背景技术：2.冷镦工艺是金属压力加工新工艺之一。它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。冷镦工艺最适于用来生产螺栓、螺钉、螺母、铆钉、销钉等标准紧固件。3.随着挤压技术的不断发展，产品的结构也是复杂多样，结构的复杂也就预示着产品壁厚变得越来越薄，这对挤压用的材料提出了新的挑战，目前的困境就是可以挤薄壁的材料强度却非常的低，强度高的材料不容易挤，破壁情况频繁，产品合格率低，具体表现在以下5个方面：4.1、强度低的挤出的薄壁件支撑性不好，容易变形；5.2、强度高的延展性不好，挤出的薄壁件易出现破壁情况，无法连续挤出；6.3、其他的板、棒挤压材料截面过大，挤小截面精细构件无法挤出；7.4、大多数经过高温长时间退火后晶粒大小不均匀，且部分过于粗大，致使挤出的产品连续性不好。8.5、薄壁件对产品的杂质含量和氢含量要求极为严格，否则非常容易出现破壁、气泡、杂质等缺陷出现。技术实现要素：9.为了解决上述区别技术特征，本发明提供一种所述的薄壁件的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：10.s1：将铝合金熔化，加入除钠精炼剂，精炼后得到铝液a；11.s2：向所述铝液a中加入中间合金，混合后加入pt和除钠精炼剂，二次精炼后除杂，得到铝液b；所述中间合金包括mn75、alfe20、mg、aly10和alv10；12.s3：向所述铝液b中加入pt和除钠精炼剂，三次精炼后双级过滤，得到铝液c；13.s4：将所述铝液c进行浇铸，轧制，双级热处理，得到所述用于薄壁件的铝合金材料；14.双级热处理的具体操作为：将铝液c浇铸，轧制后以25-35℃/min的升温速度快速升温至450-480℃，保温1-2h，之后降温至350-370℃，保温10-20h后降至室温(25±5℃)；15.所述用于薄壁件的铝合金材料，由以下重量百分比的组分组成：fe：0.1-0.2％，mg：0.05-0.23％，mn：0.6-1.2％，pt：0.10-0.15％，y：0.04-0.08％，v：0.03-0.1％，余量为al和其他不可避免的杂质。16.优选的，所述步骤s1中，铝合金的纯度不小于99.85％。17.优选的，除钠精炼剂为gflux-j185除钠精炼剂，选购自湖南金联星特种材料股份有限公司。18.进一步地，所述步骤s1中，精炼的条件为：采用氩气，静置40-50min。19.优选的，所述步骤s1中，熔化的温度为880-900℃。20.优选的，所述步骤s2中，二次精炼的方法为：温度为880-900℃，闷炉20-30min后静置30-40min，静置后进行扒渣。21.优选的，所述步骤s3中，三次精炼前通过倾倒入除气炉进行除气，其余条件与二次精炼相同；其中除气炉底部安装有透气砖，持续吹氮气对铝液除气，直至铝液放空。22.优选的，所述步骤s3中，所述双级过滤的方法为：将三次精炼后的铝液通过过滤箱进行过滤；所述过滤箱包括40目的过滤板和60目的过滤板。23.优选的，所述步骤s3中，pt为直径为1-2mm的pt金属颗粒。24.优选的，所述步骤s4中，浇铸温度为800-830℃，浇铸速度为7.0-7.5t/h，出坯温度为420-450℃。25.优选的，所述步骤s4中，轧制的过程中，进轧温度为250-300℃，终轧温度为110-150℃。26.优选的，所述步骤s4中，双级热处理的过程中，要求全程充常温氮气保护，降温时采取吹低温氮气进行快速降温，直至降至室温才可出炉。27.本发明还提供的一种上述制备方法制备得到的用于薄壁件的铝合金材料。28.本发明还提供一种薄壁件，包括所述用于薄壁件的铝合金材料。29.本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：30.1、三次精炼去除渣含量。使用除钠精炼剂除去成份中的钠元素，钠元素易形成低熔点的共晶物，在高温退火过程中易融化出现组织缺陷，影响材料性能。31.2、通过高温融化及浇铸，方便pt金属的融化，提高结晶过程中的过冷度来达到细化晶粒的目的，同时提高各元素的溶解度，及防止结晶过程各元素偏析。32.3、通过特殊的低温进轧工艺制备得到铝合金。33.4、配方的合体搭配能够达到高抗拉强度高伸长率和冷镦性；冷镦在93％以内，铝合金材料表面无任何缺陷产生。34.5、通过创新性的双级热处理工艺，达到所需要的高材料性能。具体实施方式35.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。36.实施例137.将纯度不小于99.85％的铝合金加入熔炼炉中加热融化，在890℃下保温，吹入gflux-j185除钠精炼剂，用氩气进行一次精炼，静置45min后得到第一铝液。38.在保温炉中向第一铝液中加入中间合金，搅拌30min，得到第二铝液；其中，保温炉的温度为890℃，中间合金为mn75剂、alfe20、纯mg锭、aly10、alv10。39.第二铝液的成分检验合格后，将直径为1-2mm的纯铂(pt)金属颗粒伴随着除钠精炼剂，用氩气一起吹入第二铝液中，进行二次精炼，静置后进行扒渣，静置后得到第三铝液；其中，二次精炼时，吹入除钠精炼剂后闷炉25min，精炼温度为890℃，静置时间35min。40.第三铝液通过保温炉倾倒入除气炉进行除气，进行三次精炼，工艺要求同二次精炼，得到第四铝液；其中除气炉底部安装有透气砖，持续吹氮气对铝液除气，直至铝水放空。41.第四铝液通过除气炉倾倒之后通过除气箱和过滤箱进行再次除气和双级过滤，得到第五铝液。42.对第五铝液进行连续高温浇铸；对连续浇铸得到的铸坯进行轧制，得到铝杆；将收线后的铝杆快速降温至室温后进行双级热处理，以30℃每分钟的升温速度快速升温至450-480℃，保温1h，之后降温至360℃，保温15h后快速降温至室温得铝合金材料；其中，进轧温度为280℃，终轧温度为130℃。其中，浇铸温度为820℃，浇铸速度为7.2t/h，冷却水温为30℃，出坯温度为440℃；热处理炉要求全程充常温氮气保护，降温时采取吹低温氮气进行快速降温，直至降至室温才可出炉。43.得到的铝合金材料，由以下重量百分比的组分组成：44.fe：0.1％，mg：0.10％，mn：0.9％，pt：0.12％，y：0.06％，v：0.07％，余量为al和其他不可避免的杂质。45.实施例246.将纯度为99.90％的铝合金加入熔炼炉中加热融化，在880℃下保温，吹入gflux-j185除钠精炼剂，用氩气进行一次精炼，静置40min后得到第一铝液。47.在保温炉中向第一铝液中加入中间合金，搅拌30-35min，得到第二铝液；其中，保温炉的温度为880-900℃，中间合金为mn75剂、alfe20、纯mg锭、aly10、alv10。48.第二铝液的成分检验合格后，将直径为1mm的纯铂金属颗粒伴随着除钠精炼剂，用氩气一起吹入第二铝液中，进行二次精炼，静置后进行扒渣，静置后得到第三铝液；其中，二次精炼时，吹入除钠精炼剂后闷炉20min，精炼温度为880℃，静置时间30min。49.第三铝液通过保温炉倾倒入除气炉进行除气，进行三次精炼，工艺要求同二次精炼，得到第四铝液；其中除气炉底部安装有透气砖，持续吹氮气对铝液除气，直至铝水放空。50.第四铝液通过除气炉倾倒之后通过除气箱和过滤箱进行再次除气和双级过滤，得到第五铝液。51.对第五铝液进行连续高温浇铸；对连续浇铸得到的铸坯进行轧制，得到铝杆；将收线后的铝杆快速降温至室温后进行双级热处理，以25℃每分钟的升温速度快速升温至450℃，保温1h，之后降温至360℃，保温10h后快速降温至室温得铝合金材料；其中，进轧温度为250℃，终轧温度为110-150℃。其中，浇铸温度为800℃，浇铸速度为7.0t/h，冷却水温为25℃，出坯温度为420℃；热处理炉要求全程充常温氮气保护，降温时采取吹低温氮气进行快速降温，直至降至室温才可出炉。52.得到的铝合金材料，由以下重量百分比的组分组成：53.fe：0.1％，mg：0.05％，mn：0.6％，pt：0.10％，y：0.04％，v：0.03％，余量为al和其他不可避免的杂质。54.实施例355.将纯度99.95％的铝合金加入熔炼炉中加热融化，在900℃下保温，吹入gflux-j185除钠精炼剂，用氩气进行一次精炼，静置40-50min后得到第一铝液。56.在保温炉中向第一铝液中加入中间合金，搅拌30-35min，得到第二铝液；其中，保温炉的温度为900℃，中间合金为mn75剂、alfe20、纯mg锭、aly10、alv10。57.第二铝液的成分检验合格后，将直径为2mm的纯铂金属颗粒伴随着除钠精炼剂，用氩气一起吹入第二铝液中，进行二次精炼，静置后进行扒渣，静置后得到第三铝液；其中，二次精炼时，吹入除钠精炼剂后闷炉30min，精炼温度为900℃，静置时间40min。58.第三铝液通过保温炉倾倒入除气炉进行除气，进行三次精炼，工艺要求同二次精炼，得到第四铝液；其中除气炉底部安装有透气砖，持续吹氮气对铝液除气，直至铝水放空。59.第四铝液通过除气炉倾倒之后通过除气箱和过滤箱进行再次除气和双级过滤，得到第五铝液。60.对第五铝液进行连续高温浇铸；对连续浇铸得到的铸坯进行轧制，得到铝杆；将收线后的铝杆快速降温至室温后进行双级热处理，以35℃每分钟的升温速度快速升温至480℃，保温2h，之后降温至360℃，保温20h后快速降温至室温得铝合金材料；其中，进轧温度为300℃，终轧温度为150℃。其中，浇铸温度为830℃，浇铸速度为7.5t/h，冷却水温为35℃，出坯温度为450℃；热处理炉要求全程充常温氮气保护，降温时采取吹低温氮气进行快速降温，直至降至室温才可出炉。61.得到的铝合金材料，由以下重量百分比的组分组成：62.fe：0.2％，mg：0.23％，mn：1.2％，pt：0.15％，y：0.08％，v：0.1％，余量为al和其他不可避免的杂质。63.对比例164.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入pt。65.对比例266.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入纯mg锭。67.对比例368.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入aly10。69.对比例470.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入alfe20。71.对比例572.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入mn75剂。73.对比例674.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入alv10。75.对比例776.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入pt和aly10。77.对比例878.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入alfe20和alv10。79.对比例980.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未加入纯mg锭和mn75剂。81.对比例1082.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未进行进轧。83.对比例1184.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未进行高温短时间退火。85.对比例1286.铝合金材料的制备步骤与实施例1相同，区别在于，未进行低温长时间退火。87.效果评价188.表1实施例1的性能测试[0089] 性能情况抗拉强度(mpa)135伸长率(％)(200mm标距)42冷镦率(％)94[0090]配方中pt元素与y元素形成的析出物可以很好的提高材料的延展性及韧性，减少挤压过程的破裂情况，v和fe元素可以在细化晶粒的基础上提高材料表面组织性能，提高延展性，减少fe元素粗大相的产生，降低冷镦开裂率，mg元素和mn元素可以提高材料的耐蚀性能并提高材料的抗拉强度，稀土元素y可以净化基体，减少气孔和杂志，细化晶粒，促进各元素的析出。[0091]通过快速升温450-480℃热处理，配合前面的低温进轧，借助材料内部大量的内能来实现再结晶的快速发生，防止因为成分偏析影响组织各区域再结晶温度不同造成的晶粒大小不一，来实现细化晶粒的目的，在短时间保温后快速降低至360℃长时间保温来提升材料的延展性，并通过快速降温来减少材料表面晶粒粗化的出现，全程用氮气保护来降低高温热处理过程中材料表面氧化的情况出现。[0092]本发明的实施例可达到的性能数据为抗拉强度：130-140mpa；伸长率：42-46％，冷镦性：93-95％。[0093]表2对比例的性能对比[0094][0095][0096]本发明提供的可以满足强度要求又具备高的延展性和冷镦性的材料，可以满足复杂结构薄壁件的要求。通过对成分配方的配比以及生产工艺的改变，配合新的热处理工艺，达到高延展性及冷镦性能的优越性能。通过成分及工艺来实现好的性能，通过一系列手段实现材料杂质及含气量极低，共同来实现薄壁件的良好性能。[0097]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。









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