一種用于制造汽車保安部件的鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制造汽車保安件的鋁合金及制備方法，該合金由Si0.08-0.1%、Fe0.08-0.1%、Cu0.01-0.04%、Mn0.01-0.04%、Mg0.9-1.2%、Zn4.7-5.2%、Zr 0.15-0.20%、Ti0.02-0.05%、余量為工業(yè)純鋁組成，經(jīng)冶煉，熱處理，高溫擠壓，在線風(fēng)冷處理，但其在自然時效24小時之后的狀態(tài)下進(jìn)行沖壓以及折彎加工，制品沿擠壓痕方向發(fā)生開裂，所以本發(fā)明為防止加工開裂，在自然時效24小時甚至更多的時間之后進(jìn)行回火處理再進(jìn)行產(chǎn)品加工，可完全避免制品沿擠壓痕方向發(fā)生開裂，加工組裝總成后再進(jìn)行淬火以及時效處理，仍可達(dá)到抗拉強度≥360MPa，規(guī)定非比例延伸強度可達(dá)到≥320MPa，延伸率可達(dá)到10%以上的性能指標(biāo)，保證了制品在使用過程中有良好的強度和沖擊韌性的優(yōu)點及效果。
【專利說明】一種用于制造汽車保安部件的鋁合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬合金領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制造汽車保安部件的鋁合金及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車的前后保險杠總成、防撞梁等都是汽車保安件，現(xiàn)有的上述保安件多數(shù)采用 鋁合金擠壓型材為主體，一般采用6082合金制成，其不足之處通常存在抗拉強度和規(guī)定非 比例延伸強度較低、延伸率較低，達(dá)不到產(chǎn)品機械性能，且在型材橫向折彎的生產(chǎn)過程中， 出現(xiàn)制品沿擠壓痕開裂的現(xiàn)象。有些現(xiàn)有技術(shù)中雖然在此基礎(chǔ)上對合金進(jìn)行了優(yōu)化，但沒 有本質(zhì)的改變。裝備較好的鋁型材廠在在線風(fēng)冷后利用立式淬火爐進(jìn)行固溶熱處理工序， 這不僅增加了生產(chǎn)成本，也對型材表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，雖然抗拉強度和規(guī)定非比例延 伸強度達(dá)到了技術(shù)要求，但延伸率卻大大降低，即在型材橫向折彎的生產(chǎn)過程中，制品沿擠 壓痕開裂的現(xiàn)象大大增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于制造汽車保安件的鋁合 金及其制備方法。
[0004] 上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的： 一種用于制造汽車保安部件的鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的重量百分比組分 為：Si0.08-0.1%、Fe0.08-0.1%、Cu0.01-0. 04%、Mn0.01-0. 04%、Mg0.9-1. 2%、Zn 4. 7-5. 2%、Zr0· 15-0. 20%、Ti0· 02-0. 05%、余量為工業(yè)純鋁。
[0005] -種制備上述鋁合金的方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟： (a) 將 0· 08-0. 1 重量 ％的5丨，0· 08-0. 1 重量 9^3Fe、0. 01-0. 04 重量％的〇1、0· 01-0. 04 重量 ％ 的Μη、0. 9-1. 2 重量 ％ 的Mg、4. 7-5. 2 重量 ％ 的Ζη、0. 15-0. 20 重量 ％ 的Zr、0. 02-0. 05 重量％的Ti以及余量工業(yè)純鋁進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機鑄造成鋁合金長錠； (b) 將（a)步驟獲的鋁合金長錠裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，加熱溫度為 460-470°C，保溫ll_13h出爐，空氣冷卻至室溫，切成短段； (c) 冷卻至室溫后的鋁合金短錠在加熱爐中再加熱至495-5KTC上機擠壓成型，出料口 的溫度為48(T500°C; (d) 采用在線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度控制在 470-490°C之間； (e) 風(fēng)冷處理后進(jìn)行定尺鋸切，如果放置時間在24小時內(nèi)可直接加工；如果放置時間 等于或超過24小時則需進(jìn)行回火處理，回火工藝為270±3°C，保溫3-10min; (f) 將步驟（e)處理后的制品進(jìn)行沖壓以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火 處理，加溫到470±5°C，保溫30-45min，出爐后風(fēng)冷淬火處理并冷卻至室溫； (g) 離線淬火處理后進(jìn)行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度 100 ± 5°C，保溫5-6h，二級時效加熱溫度150 ± 5°C，保溫6-8h，出爐冷卻后為產(chǎn)品。
[0006] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的產(chǎn)品在自然時效24小時甚至更多的時間之后進(jìn) 行回火處理再進(jìn)行產(chǎn)品加工，可完全避免制品沿擠壓痕方向發(fā)生開裂，加工組裝總成后 再進(jìn)行淬火以及時效處理，仍可達(dá)到抗拉強度彡360MPa，規(guī)定非比例延伸強度可達(dá)到 彡320MPa，延伸率可達(dá)到10%以上的性能指標(biāo)，保證了制品在使用過程中有良好的強度和 沖擊韌性的優(yōu)點及效果。

【具體實施方式】
[0007] 本發(fā)明的用于制造汽車保安部件的鋁合金的重量百分比組分為：Si0. 08-0. 1%、 Fe0.08-0.1%、Cu0.01-0. 04%、Mn0.01-0. 04%、Mg0.9-1. 2%、Zn4. 7-5. 2%、Zr 0· 15-0. 20%、Ti0· 02-0. 05%、余量為工業(yè)純鋁。
[0008] 制備上述鋁合金的方法包括以下步驟： (a) 將 0· 08-0. 1 重量 ％的5丨，0· 08-0. 1 重量 9^3Fe、0. 01-0. 04 重量％的〇1、0· 01-0. 04 重量 ％ 的Μη、0. 9-1. 2 重量 ％ 的Mg、4. 7-5. 2 重量 ％ 的Ζη、0. 15-0. 20 重量 ％ 的Zr、0. 02-0. 05 重量％的Ti以及余量工業(yè)純鋁進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機鑄造成鋁合金長錠； (b) 將（a)步驟獲的鋁合金長錠裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，加熱溫度為 460-470°C，保溫ll_13h出爐，空氣冷卻至室溫，切成短段； (c) 冷卻至室溫后的鋁合金短錠在加熱爐中再加熱至495-5KTC上機擠壓成型，出料口 的溫度為48(T500°C; (d) 采用在線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度控制在 470-490°C之間； (e) 風(fēng)冷處理后進(jìn)行定尺鋸切，若不放置直接加工無需進(jìn)行回火處理，但必須控制在24 小時范圍內(nèi)（即放置時間小于24小時則不需要回火處理）；若加工不及時需對型材放置，不 限制放置時間，隨時可以進(jìn)行回火處理，回火工藝為270±3°C，保溫3-10min(即放置時間 等于或超過24小時，需要回火處理）； (f) 將步驟（e)處理后的制品進(jìn)行沖壓以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火 處理，加溫到470±5°C，保溫30-45min，出爐后風(fēng)冷淬火處理并冷卻至室溫； (g) 離線淬火處理后進(jìn)行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度 100 ± 5°C，保溫5-6h，二級時效加熱溫度150 ± 5°C，保溫6-8h，出爐冷卻后為產(chǎn)品。
[0009] 實施例1 將 0· 09kg的Si、0. 09kg的Mg、0. 03kg的Cu、0. 03kg的Mn、I. 08kg的Mg、5. 02kg的Zn、 0. 17kg的Zr和0. 02kg的Ti加入93. 40kg的工業(yè)純鋁中進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機 鑄造成鋁合金長錠后裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，溫度460°C，保溫12小時，空氣冷卻 至室溫；切成短段后在加熱爐再加熱到495°C后上機擠壓成型，出料口溫度為500°C，采用 在線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度為490°C;風(fēng)冷淬火處理后按 定尺鋸切放置7天，7天后進(jìn)行回火處理，回火工藝為267°C，保溫3min，回火處理后將制品 進(jìn)行沖壓以及折彎加工成型；再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火處理，加溫到465°C，保溫45min， 出爐后風(fēng)冷處理冷卻至室溫；將成型產(chǎn)品與其他部件加工組裝成總成件；離線淬火處理后 進(jìn)行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度95°C，保溫5h，二級時效加熱溫度 155°C，保溫6h，出爐冷卻后為本發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品的抗拉強度可達(dá)到398Mpa，規(guī)定非比例 延伸強度可達(dá)到351Mpa，延伸率可達(dá)到15. 5%，沖擊韌性極好。
[0010] 實施例2 將 0· 085kg的Si、0. 08kg的Mg、0. 035kg的Cu、0. 03kg的Mn、l. 05kg的Mg、4. 9kg的Zn、0. 16kg的Zr和0. 02kg的Ti加入93. 6kg的工業(yè)純鋁中進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機 鑄造成鋁合金長錠后裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，溫度470°C，保溫13小時，空氣冷卻 至常溫；切成短段后在加熱爐再加熱至510°C上機擠壓成型，出料口溫度為480°C，采用在 線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度在470°C;風(fēng)冷處理后按定尺鋸 切放置15天，15天后進(jìn)行回火處理，回火工藝為273°C，保溫IOmin;回火處理后將制品進(jìn) 行沖壓以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火處理，加溫到475°C，保溫30min，出 爐后風(fēng)冷處理冷卻至室溫；將成型產(chǎn)品與其他部件加工組裝成總成件；離線淬火處理后進(jìn) 行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度l〇5°C，保溫6h，二級時效加熱溫度 145°C，保溫8h，出爐冷卻后為本發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品的抗拉強度可達(dá)到393Mpa，規(guī)定非比例 延伸強度可達(dá)到358Mpa，延伸率可達(dá)到14. 5%，沖擊韌性極好。
[0011] 實施例3 將 0· 08kg的Si、0.Ikg的Mg、0.Olkg的Cu、0. 04kg的Mn、l. 2kg的Mg、4. 7kg的Zn、 0. 20kg的Zr和0. 05kg的Ti加入93. 6kg的工業(yè)純鋁中進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機 鑄造成鋁合金長錠后裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，溫度470°C，保溫11小時，空氣冷卻 至常溫；切成短段后在加熱爐再加熱至510°C上機擠壓成型，出料口溫度為480°C，采用在 線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度在490°C;風(fēng)冷處理后按定尺鋸 切放置30天，30天后進(jìn)行回火處理，回火工藝為273°C，保溫IOmin;回火處理后將制品進(jìn) 行沖壓以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火處理，加溫到475°C，保溫30min，出 爐后風(fēng)冷處理冷卻至室溫；將成型產(chǎn)品與其他部件加工組裝成總成件；離線淬火處理后進(jìn) 行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度l〇5°C，保溫6h，二級時效加熱溫度 145°C，保溫6h，出爐冷卻后為本發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品的抗拉強度可達(dá)到386Mpa，規(guī)定非比例 延伸強度可達(dá)到355Mpa，延伸率可達(dá)到14%，沖擊韌性極好。
[0012] 實施例4 將 〇·Ikg的Si、0. 08kg的Mg、0. 04kg的Cu、0. 04kg的Mn、l. 2kg的Mg、5. 2kg的Zn、 0. 15kg的Zr和0. 05kg的Ti加入93.Okg的工業(yè)純鋁中進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機鑄 造成鋁合金長錠后裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，溫度460°C，保溫13小時，空氣冷卻至 常溫；切成短段后在加熱爐再加熱至495°C上機擠壓成型，出料口溫度為500°C，采用在線 風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度在490°C;風(fēng)冷處理后按定尺鋸切 放置24h，24h后進(jìn)行回火處理，回火工藝為267°C，保溫3min;回火處理后將制品進(jìn)行沖壓 以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火處理，加溫到475°C，保溫45min，出爐后風(fēng) 冷處理冷卻至室溫；將成型產(chǎn)品與其他部件加工組裝成總成件；離線淬火處理后進(jìn)行人工 時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度l〇5°C，保溫5h，二級時效加熱溫度145°C， 保溫6h，出爐冷卻后為本發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品的抗拉強度可達(dá)到409Mpa，規(guī)定非比例延伸強 度可達(dá)到357Mpa，延伸率可達(dá)到15%，沖擊韌性極好。
[0013] 按著上述配方和制備方法擠壓生產(chǎn)的汽車保安件用鋁合金型材，抗拉強度可達(dá)到 380-415Mpa，規(guī)定非比例延伸強度可達(dá)到350-370Mpa，延伸率可達(dá)到14-16以上，保證了制 品在使用過程中具有良好的強度和韌性，通過國外綜合性能檢測，其結(jié)果達(dá)到并超過了汽 車保安件用鋁合金型材T6狀態(tài)的特別質(zhì)量要求。
[0014] 本發(fā)明鋁合金與現(xiàn)有的6082合金進(jìn)行比較，能達(dá)到的性能指標(biāo)見表1。
[0015] 表1本發(fā)明的鋁合金與現(xiàn)有的6082合金能達(dá)到的性能比較結(jié)果。
[0016] 表I:6082合金與7108合金性能參數(shù)對照表

【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造汽車保安部件的鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的重量百分比組 分為：Si 0· 08-0. 1%、Fe 0· 08-0. 1%、Cu 0· 01-0. 04%、Μη 0· 01-0. 04%、Mg 0· 9-1. 2%、Zn 4· 7-5. 2%、Zr 0· 15-0. 20%、Ti 0· 02-0. 05%、余量為工業(yè)純鋁。
2. -種如權(quán)利要求1所述鋁合金的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步 驟： (a) 將 0· 08-0. 1 重量 ％的5丨，0· 08-0. 1 重量9^3Fe、0. 01-0. 04 重量 ％的〇1、0· 01-0. 04 重量 ％ 的 Μη、0. 9-1. 2 重量 ％ 的 Mg、4. 7-5. 2 重量 ％ 的 Ζη、0. 15-0. 20 重量 ％ 的 Zr、0. 02-0. 05 重量％的Ti以及余量工業(yè)純鋁進(jìn)行冶煉，用同水平熱頂鑄造機鑄造成鋁合金長錠； (b) 將（a)步驟獲的鋁合金長錠裝入均質(zhì)爐中進(jìn)行均勻化熱處理，加熱溫度為 460-470°C，保溫ll_13h出爐，空氣冷卻至常溫，切成短段； (c) 冷卻至常溫后的鋁合金短錠在加熱爐中再加熱至495-5KTC上機擠壓成型，出料口 的溫度為48(T500°C ; (d) 采用在線風(fēng)冷淬火處理，將型材通過風(fēng)機進(jìn)行冷卻，型材淬火溫度控制在 470-490°C之間； (e) 風(fēng)冷處理后進(jìn)行定尺鋸切，如果放置時間在24小時內(nèi)可直接加工；如果放置時間 等于或超過24小時則進(jìn)行回火處理，回火工藝為270±3°C，保溫3-10min ; (f) 將步驟（e)處理后的制品進(jìn)行沖壓以及折彎加工成型，再對成型產(chǎn)品進(jìn)行離線淬火 處理，加溫到470±5°C，保溫30-45min，出爐后風(fēng)冷淬火處理并冷卻至室溫； (g) 離線淬火處理后進(jìn)行人工時效，時效制度為雙級時效：一級時效加熱溫度 100 ± 5°C，保溫5-6h，二級時效加熱溫度150 ± 5°C，保溫6-8h，出爐冷卻后為產(chǎn)品。
【文檔編號】C22C21/10GK104278178SQ201410503272
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】康杰 申請人:吉林利源精制股份有限公司