專利名稱：適用于高鐵車體制造的7003t5鋁合金及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金及其生產(chǎn)工藝，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高速鐵路，簡(jiǎn)稱“高鐵”，是指通過(guò)改造原有線路(直線化、軌距標(biāo)準(zhǔn)化)，使最高營(yíng)運(yùn)速率達(dá)到不小于每小時(shí)200公里，或者專門(mén)修建新的“高速新線”，使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)至少250公里的鐵路系統(tǒng)。高速鐵路除了在列車在營(yíng)運(yùn)達(dá)到一定速度標(biāo)準(zhǔn)外，車輛、路軌、操作都需要配合提升，高鐵巨大的牽引力對(duì)車體材料的強(qiáng)度、降低風(fēng)阻和抗腐蝕等方面都提出了極為苛刻的要求。純鋁的密度小(P =2.7g/cm3),大約是鐵的1/3，熔點(diǎn)低(660°C )，鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性(S: 32 40%，Ψ: 70 90%)，易于加工，可制成各種型材、板材，抗腐蝕性能好。鋁合金密度低但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鋁合金的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用，是一種非常適用于高鐵車體生產(chǎn)的工業(yè)材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁合金韋氏硬度值彡16Hw,適用于高鐵車體制造，制造出的高鐵車體強(qiáng)度高、耐腐蝕、車體重量減輕，在行駛過(guò)程中更加節(jié)省能源的適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金及其生產(chǎn)工藝。
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本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金，鋁合金組分按重量百分比是:Si ( 0.20%、Fe:0.2% 0.3%、Cu:0.12% 0.18%、Mn:0.15% 0.25%、Mg:0.709Γ0.9%、Cr < 0.2%、Zn:5.6% 5.8%、Ti < 0.2%、Zr:0.12%
0.20%、Al:余量，各組分之和為100%。適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝，它包括以下步驟:
51:配料:選用純鋁錠AL99.70、鎂錠和鋅錠(4號(hào)鋅含量99.50以上)作為爐料原材料、采用的元素添加劑包括Zr元素添加劑、Fe元素添加劑、Cu元素添加劑和Mn元素添加劑，并準(zhǔn)確掌握各種材料的化學(xué)成分，根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來(lái)計(jì)算添加各原材料的
使用量；
52:熔煉:將鋁錠裝入熔化爐熔煉，溫度控制在700 750°C，熔煉包括以下子步驟:
521:鋁錠熔化下塌時(shí)，按規(guī)定撒上覆蓋劑保護(hù)熔體；
522:加元素添加劑和Zn:當(dāng)鋁錠相當(dāng)大部分熔化之后，向熔體均勻加入Fe、Cu、Mn和Zr元素添加劑，使其淹沒(méi)于熔體并攪拌，隨后加入Zn錠，以熔體淹沒(méi)Mn塊為宜，并適當(dāng)攪動(dòng)熔體，使熔池內(nèi)各處溫度均勻，加速熔化；523:扒渣:當(dāng)爐料充分熔化，熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，進(jìn)行扒渣，扒渣前應(yīng)先向熔體表層按規(guī)定量撒入一層打渣劑，使氧化渣與熔體分離，扒渣要平穩(wěn)，徹底扒凈表面渣，防止渣滓卷入熔體內(nèi)，盡量少帶出金屬；
524:加Mg:扒渣后向熔體加入Mg錠，加Mg錠前應(yīng)撒入覆蓋劑，加Mg錠時(shí)熔體溫度控制在700 730°C，所加Mg錠必須壓入熔體，以防止浮在熔體表面氧化燃燒，邊加邊攪拌，以利于迅速熔化；
525:攪拌:在熔體加入合金元素之后，以及在熔體出爐之前，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌操作?yīng)平穩(wěn)，不起大的波浪；攪拌要徹底，不留死角，使熔體上下層、各區(qū)域溫度均勻，成分達(dá)到
一致；
526:取樣(爐前分析):在經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢瑁购辖鹪赝耆芙?、熔體成分和溫度均勻后，按規(guī)定取樣作爐前分析，爐前分析采用光譜分析，選用7005合金分析程序；
527:調(diào)整成分:按爐前分析結(jié)果，如果除Zn、Mg、Zr之外的其他元素含量，雖不符合本發(fā)明成分要求但不超出標(biāo)準(zhǔn)成分范圍，則可不作成分調(diào)整，如Zn、Mg、Zr元素不符合本發(fā)明成分要求，可通過(guò)計(jì)算，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)料調(diào)整；
528:除氣精煉:按規(guī)定進(jìn)行除氣精煉操作，時(shí)間不少于15分鐘，精煉溫度控制在720 730°C，精煉除氣后靜置；
53:鑄造:將熔煉后的熔體進(jìn)行鑄造，鑄造溫度控制在700 730°C，鑄造速度為80 110mm/min，冷卻水壓為 0.05 0.08MPa ；
54:低倍檢查和最終成分分析:每鑄次抽取兩根鑄棒，每根鑄棒切頭50mm、切尾IOOmm后，在兩端各取一個(gè)15 20mm厚度試片，檢查低倍組織和晶粒度，每熔次切取一個(gè)試件進(jìn)行最終成分分析； 55:擠壓成型:將檢查合格的鑄棒進(jìn)行擠壓成型，擠壓筒溫度控制在430 450°C，模具加熱溫度為460 480°C，鑄棒加熱定溫為500 510°C，加熱時(shí)間為3.5 4h，擠壓筒溫、模溫、棒溫符合要求后，即可進(jìn)行試擠壓，擠壓速度為5 6m/min，首料應(yīng)慢速上壓，待制品流出?？缀笳{(diào)整至合適擠壓速度，確保制品出口溫度控制在450 475°C范圍內(nèi)；
56:在線淬火:在制品出口溫度下采用強(qiáng)制風(fēng)冷或水霧冷，使制品離開(kāi)淬火區(qū)后溫度降至250°C以下；
57:人工時(shí)效:采用雙級(jí)人工時(shí)效制度:第一階段95 100°C保溫4小時(shí)，第二階段155 160°C保溫6小時(shí)，第一階段時(shí)效結(jié)束后，提高爐溫到第二階段規(guī)定溫度，中間升溫過(guò)渡時(shí)間不計(jì)入時(shí)效保溫時(shí)間，人工時(shí)效后檢查硬度，韋氏硬度值> 16Hw為合格；
58:切割獲得成品:鋸切長(zhǎng)度公差+0/_lmm，切斜度彡0.2mm。所述的步驟S27中的標(biāo)準(zhǔn)成分范圍為:Si彡0.30%、Fe彡0.36%、Cu彡0.20%、Mn ( 0.30%、Mg:0.50%"1.0%、Cr ( 0.2%、Zn:5.0% 6.0%、Ti ( 0.20%,Zr:0.12% 0.25%、Al:余量，各組分之和為100%。本發(fā)明的有益效果是:提供一種用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金，該鋁合金中S1、Fe、Cu、Mn等元素含量均低于標(biāo)準(zhǔn)成分，一方面減少了合金元素的添加量，降低了原料成本，另一方面也提高了合金的加工性能，降低了能耗和磨具的損耗，提高了生產(chǎn)效率；生產(chǎn)出的鋁合金韋氏硬度值> 16Hw,適用于高鐵車體制造，制造出的高鐵車體強(qiáng)度高、耐腐蝕、車體重量減輕，在行駛過(guò)程中更加節(jié)省能源。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容不局限于以下所述。實(shí)施例1:適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金的組分按重量百分比是:Fe:
0.25%、Cu:0.15%、Mn:0.20%、Mg:0.9%、Zn:5.75%、Ti:0.182%、Zr:0.18%、Al:余量，各組分之和為100%。適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝，它包括以下步驟:
51:配料:選用純鋁錠AL99.70、鎂錠和鋅錠(4號(hào)鋅含量99.50以上)作為爐料原材料、采用的元素添加劑包括Zr元素添加劑、Fe元素添加劑、Cu元素添加劑和Mn元素添加劑，并準(zhǔn)確掌握各種材料的化學(xué)成分，根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來(lái)計(jì)算添加各原材料的
使用量；
52:熔煉:將鋁錠裝入熔化爐熔煉，溫度控制在700 750°C，熔煉包括以下子步驟:
521:鋁錠熔化下塌時(shí)，按規(guī)定撒上覆蓋劑保護(hù)熔體；
522:加元素添加劑和Zn:當(dāng)鋁錠相當(dāng)大部分熔化之后，向熔體均勻加入Fe、Cu、Mn和Zr元素添加劑，使其淹沒(méi)于熔體并攪拌，隨后加入Zn錠，以熔體淹沒(méi)Mn塊為宜，并適當(dāng)攪動(dòng)熔體，使熔池內(nèi)各處溫度均勻，加速熔化；
523:扒渣:當(dāng)爐料充分熔化，熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，進(jìn)行扒渣，扒渣前應(yīng)先向熔體表層按規(guī)定量撒入一層打渣劑，使氧化渣與熔體分離，扒渣要平穩(wěn)，徹底扒凈表面渣，防止渣滓卷入熔體內(nèi)，盡量少帶出金 屬；
524:加Mg:扒渣后向熔體加入Mg錠，加Mg錠前應(yīng)撒入覆蓋劑，加Mg錠時(shí)熔體溫度控制在700 730°C，所加Mg錠必須壓入熔體，以防止浮在熔體表面氧化燃燒，邊加邊攪拌，以利于迅速熔化；
525:攪拌:在熔體加入合金元素之后，以及在熔體出爐之前，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢璨僮鲬?yīng)平穩(wěn)，不起大的波浪；攪拌要徹底，不留死角，使熔體上下層、各區(qū)域溫度均勻，成分達(dá)到
一致；
526:取樣(爐前分析):在經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢瑁购辖鹪赝耆芙?、熔體成分和溫度均勻后，按規(guī)定取樣作爐前分析，爐前分析采用光譜分析，選用7005合金分析程序；
527:調(diào)整成分:按爐前分析結(jié)果，如果除Zn、Mg、Zr之外的其他元素含量，雖不符合本發(fā)明成分要求但不超出標(biāo)準(zhǔn)成分范圍，則可不作成分調(diào)整，如Zn、Mg、Zr元素不符合本發(fā)明成分要求，可通過(guò)計(jì)算，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)料調(diào)整；
528:除氣精煉:按規(guī)定進(jìn)行除氣精煉操作，時(shí)間不少于15分鐘，精煉溫度控制在720 730°C，精煉除氣后靜置；
53:鑄造:將熔煉后的熔體進(jìn)行鑄造，鑄造溫度控制在700 730°C，鑄造速度為80 110mm/min，冷卻水壓為 0.05 0.08MPa ；
54:低倍檢查和最終成分分析:每鑄次抽取兩根鑄棒，每根鑄棒切頭50mm、切尾IOOmm后，在兩端各取一個(gè)15 20mm厚度試片，檢查低倍組織和晶粒度，每熔次切取一個(gè)試件進(jìn)行最終成分分析；
55:擠壓成型:將檢查合格的鑄棒進(jìn)行擠壓成型，擠壓筒溫度控制在430 450°C，模具加熱溫度為460 480°C，鑄棒加熱定溫為500 510°C，加熱時(shí)間為3.5 4h，擠壓筒溫、模溫、棒溫符合要求后，即可進(jìn)行試擠壓，擠壓速度為5 6m/min，首料應(yīng)慢速上壓，待制品流出?？缀笳{(diào)整至合適擠壓速度，確保制品出口溫度控制在450 475°C范圍內(nèi)；
56:在線淬火:在制品出口溫度下采用強(qiáng)制風(fēng)冷或水霧冷，使制品離開(kāi)淬火區(qū)后溫度降至250°C以下；
57:人工時(shí)效:采用雙級(jí)人工時(shí)效制度:第一階段95 100°C保溫4小時(shí)，第二階段155 160°C保溫6小時(shí)，第一階段時(shí)效結(jié)束后，提高爐溫到第二階段規(guī)定溫度，中間升溫過(guò)渡時(shí)間不計(jì)入時(shí)效保溫時(shí)間，人工時(shí)效后檢查硬度，韋氏硬度值> 16Hw為合格；
58:切割獲得成品:鋸切長(zhǎng)度公差+0/_lmm，切斜度彡0.2mm。所述的步驟S27中的標(biāo)準(zhǔn)成分范圍為:Si彡0.30%、Fe彡0.36%、Cu彡0.20%、Mn ( 0.30%、Mg:0.50%"1.0%、Cr ( 0.2%、Zn:5.0% 6.0%、Ti ( 0.20%,Zr:0.12% 0.25%、Al:余量，各組分之和為100%。實(shí)施例2:適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金的組分按重量百分比是:Si:
0.20%、Fe:0.2%:、Cu:0.12%、Mn: 0.25%、Mg:0.80%、Cr:0.15 %、Zn:5.6%、T1:0.15%、Zr:
0.12%、Al:余量，各組分之和為100%ο適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3:適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金的組分按重量百分比是:Si:
0.15%,Fe:0.3%、Cu:0.18%、Mn:0.15%,Mg:0.70%,Cr:0.l%、Zn:5.8%、T1:0.l%、Zr: 0.20%、Al:余量， 各組分之和為100%。適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金，其特征在于:鋁合金的組分按重量百分比是:Si 彡 0.20%,Fe:0.2% 0.3%、Cu:0.12% 0.18%、Mn:0.15% 0.25%、Mg:0.70% 0.9%、Cr < 0.2%、Zn:5.6% 5.8%、Ti < 0.2%、Zr:0.12% 0.20%、A1:余量，各組分之和為 100%。
2.一種如權(quán)利要求1所述的適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝，其特征在于:它包括以下步驟: 51:配料:選用純鋁錠AL99.70、鎂錠和鋅錠(4號(hào)鋅含量99.50以上)作為爐料原材料、采用的元素添加劑包括Zr元素添加劑、Fe元素添加劑、Cu元素添加劑和Mn元素添加劑，并準(zhǔn)確掌握各種材料的化學(xué)成分，根據(jù)配料總量，按要求的配料成分來(lái)計(jì)算添加各原材料的使用量； 52:熔煉:將鋁錠裝入熔化爐熔煉，溫度控制在700 750°C，熔煉包括以下子步驟: 521:鋁錠熔化下塌時(shí)，按規(guī)定撒上覆蓋劑保護(hù)熔體； 522:加元素添加劑和Zn:當(dāng)鋁錠相當(dāng)大部分熔化之后，向熔體均勻加入Fe、Cu、Mn和Zr元素添加劑，使其淹沒(méi)于熔體并攪拌，隨后加入Zn錠，以熔體淹沒(méi)Mn塊為宜，并適當(dāng)攪動(dòng)熔體，使熔池內(nèi)各處溫度均勻，加速熔化； 523:扒渣:當(dāng)爐料充分熔化，熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，進(jìn)行扒渣，扒渣前應(yīng)先向熔體表層按規(guī)定量撒入一層打渣劑，使氧化渣與熔體分離，扒渣要平穩(wěn)，徹底扒凈表面渣，防止渣滓卷入熔體內(nèi)，盡量少帶出金屬； 524:加Mg:扒渣后向熔體加入Mg錠，加Mg錠前應(yīng)撒入覆蓋劑，加Mg錠時(shí)熔體溫度控制在700 730°C，所加Mg錠必須壓入熔體，以防止浮在熔體表面氧化燃燒，邊加邊攪拌，以利于迅速熔化； 525:攪拌:在熔體加入合金元素之后，以及在熔體出爐之前，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌操作?yīng)平穩(wěn)，不起大的波浪；攪拌要徹底，不留死角，使熔體上下層、各區(qū)域溫度均勻，成分達(dá)到一致； 526:取樣(爐前分析):在經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，使合金元素完全溶解、熔體成分和溫度均勻后，按規(guī)定取樣作爐前分析，爐前分析采用光譜分析，選用7005合金分析程序； 527:調(diào)整成分:按爐前分析結(jié)果，如果除Zn、Mg、Zr之外的其他元素含量，雖不符合本發(fā)明成分要求但不超出標(biāo)準(zhǔn)成分范圍，則可不作成分調(diào)整，如Zn、Mg、Zr元素不符合本發(fā)明成分要求，可通過(guò)計(jì)算，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)料調(diào)整； 528:除氣精煉:按規(guī)定進(jìn)行除氣精煉操作，時(shí)間不少于15分鐘，精煉溫度控制在720 730°C，精煉除氣后靜置； 53:鑄造:將熔煉后的熔體進(jìn)行鑄造，鑄造溫度控制在700 730°C，鑄造速度為80 110mm/min，冷卻水壓為 0.05 0.08MPa ； 54:低倍檢查和最終成分分析:每鑄次抽取兩根鑄棒，每根鑄棒切頭50mm、切尾IOOmm后，在兩端各取一個(gè)15 20mm厚度試片，檢查低倍組織和晶粒度，每熔次切取一個(gè)試件進(jìn)行最終成分分析； 55:擠壓成型:將檢查合格的鑄棒進(jìn)行擠壓成型，擠壓筒溫度控制在430 450°C，模具加熱溫度為460 480°C，鑄棒加熱定溫為500 510°C，加熱時(shí)間為3.5 4h，擠壓筒溫、模溫、棒溫符合要求后，即可進(jìn)行試擠壓，擠壓速度為5 6m/min，首料應(yīng)慢速上壓，待制品流出?？缀笳{(diào)整至合適擠壓速度，確保制品出口溫度控制在450 475°C范圍內(nèi)；56:在線淬火:在制品出口溫度下采用強(qiáng)制風(fēng)冷或水霧冷，使制品離開(kāi)淬火區(qū)后溫度降至250°C以下； 57:人工時(shí)效:采用雙級(jí)人工時(shí)效制度:第一階段95 100°C保溫4小時(shí)，第二階段155 160°C保溫6小時(shí)，第一階段時(shí)效結(jié)束后，提高爐溫到第二階段規(guī)定溫度，中間升溫過(guò)渡時(shí)間不計(jì)入時(shí)效保溫時(shí)間，人工時(shí)效后檢查硬度，韋氏硬度值> 16Hw為合格； 58:切割獲得成品:鋸切長(zhǎng)度公差+0/_lmm，切斜度彡0.2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述的步驟S27中的標(biāo)準(zhǔn)成分范圍為:Si ( 0.30%、Fe ( 0.36%、Cu ( 0.20%、Mn ( 0.30%、Mg:0.50%"1.0%、Cr ( 0.2%、Zn:5.0% 6.0%、Ti ( 0.20%,Zr:0.12% 0.25%、Al:余量，各組分之和為100%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于高鐵車體制造的7003T5鋁合金及其生產(chǎn)工藝，鋁合金的組分按重量百分比是Si≤0.20%、Fe0.2%～0.3%、Cu0.12%～0.18%、Mn0.15%～0.25%、Mg0.70%~0.9%、Cr＜0.2%、Zn5.6%～5.8%、Ti＜0.2%、Zr0.12%～0.20%、Al余量，各組分之和為100%。鋁合金的生產(chǎn)工藝步驟為配料、熔煉、鑄造、低倍檢查和最終成分分析、擠壓成型、在線淬火、人工時(shí)效和切割獲得成品。本發(fā)明制造的7003T5鋁合金韋氏硬度值≥16Hw，適用于高鐵車體制造，制造出的高鐵車體強(qiáng)度高、耐腐蝕、車體重量減輕，行駛過(guò)程中節(jié)省能源。
文檔編號(hào)C22C1/06GK103205617SQ20131010177
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者廖健 申請(qǐng)人:成都陽(yáng)光鋁制品有限公司