專利名稱：一種超細(xì)晶6061鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)晶鋁合金及其制備方法，獲得超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的鋁合金。
背景技術(shù)：
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，因其具有比重小、導(dǎo)熱性好、易于成型、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材、電力和電子工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)以及石油化工等行業(yè)，其用量僅次于鋼。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。形變鋁合金能承受壓力加工，可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門窗等；形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金可以通過淬火和時(shí)效等熱處理手段來提高機(jī)械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。6061鋁合金(主要成分在GB/T 3190-2008標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi))，是一種含有鎂和硅元素的合金材料，具有好的機(jī)械性質(zhì)，可以進(jìn)行熱處理及焊接是目前應(yīng)用最廣的鋁合金。6061鋁合金熱擠壓制品在熱擠壓后的組織中形成粗大晶?；虼慊鸷?，會(huì)在制品斷面周邊形成粗大的再結(jié)晶區(qū)，稱為粗晶組織，它是鋁合金擠壓制品中常見的缺陷，導(dǎo)致后續(xù)加工過程中制品表面起皺、氧化后表面花斑、色差等問題，更為嚴(yán)重的是會(huì)造成鋁合金材料的力學(xué)性能劇烈下降，在使用過程中過早失效，從而`嚴(yán)重地限制了 6061鋁合金在高品質(zhì)、高性能要求領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)等的迅速發(fā)展，對(duì)6061鋁合金擠壓制品的質(zhì)量要求越來越高，既要求制品無粗晶環(huán)，又要求制品有較高的力學(xué)性能，如何保證6061鋁合金在熱擠壓和熱處理過程中組織細(xì)化是長期困擾國內(nèi)外工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。目前，對(duì)鋁合金擠壓制品粗晶組織的形成機(jī)理還沒有形成一致共識(shí)，至今在生產(chǎn)現(xiàn)場還沒有消除粗晶環(huán)的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種超細(xì)晶6061鋁合金，達(dá)到消除粗晶環(huán)的同時(shí)保持良好的機(jī)械性能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，達(dá)到抑制晶粒的尺寸生長，形成均勻的超細(xì)晶6061鋁合金。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，其順次包括以下步驟
1)熔鑄將6061鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%-0. 13%，Cr元素的添加量為O. 2%-0. 22%，余量為6061鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；
2)熱擠壓成型錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；
3)熱處理擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理；
4)拉伸矯直；
5)鋸切；
6)檢測合格后獲得成品。本發(fā)明中添加了 Mn元素和Cr元素，少量Mn元素和Cr元素的存在，可以有效形成均勻細(xì)小的彌散體，在加熱過程中釘扎亞晶晶界，阻止晶界遷移，從而達(dá)到抑制晶粒尺寸生長的目的。同時(shí)添加Cr元素還可以抵消銅對(duì)抗蝕性的不良影響。本發(fā)明中所采用的模具為平模。由于6061鋁合金在熱擠壓過程中產(chǎn)生粗晶的原因是熱擠壓過程中模具工作帶部位對(duì)鋁合金外層金屬高溫和強(qiáng)烈的摩擦，導(dǎo)致型材內(nèi)、外層金屬流動(dòng)變形時(shí)存在較大應(yīng)變速率差，從而使合金表面應(yīng)變能聚集升高，外層組織發(fā)生粗化；熱處理過程中，溫升達(dá)到了6061合金再結(jié)晶激活溫度，表面 聚集的應(yīng)變能得到釋放，發(fā)生再結(jié)晶粗化現(xiàn)象，產(chǎn)生了外層粗晶。因此為了減少或降低內(nèi)外層金屬流動(dòng)的差異，本發(fā)明采用的反向擠壓可以實(shí)現(xiàn)金屬的均勻流動(dòng)，進(jìn)一步防止發(fā)生結(jié)晶粗化現(xiàn)象；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為460-490°C，擠壓筒溫度為，420-450°C，平模溫度為400-500°C。本發(fā)明中，所述T6熱處理中，固溶溫度為525_540°C，保溫1_3小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間小于等于10秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170-180°c，時(shí)間為6-10小時(shí)。本發(fā)明中，所述拉伸矯直步驟中，拉伸量為1_5%。一種超細(xì)晶6061鋁合金，其包括6061鋁合金和在6061鋁合金中添加Mn元素和Cr元素，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%-0. 13%，Cr元素的添加量為O. 2%-0. 22%，余量為6061鋁合金；所述超細(xì)晶6061鋁合金的晶粒平均尺寸為500nm_30 μ mD相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過添加Mn元素和Cr元素調(diào)整6061鋁合金成分的比例，在加熱過程中達(dá)到抑制晶粒生長，從而阻止了粗晶的形成，獲得的無粗晶環(huán)的超細(xì)6061鋁合金平均晶粒尺寸在30 μ m以下，本發(fā)明的制備方法易于操作，效果明顯。下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種超細(xì)晶6061鋁合金，其是順次通過以下步驟制備而成1)熔鑄將6061鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%, Cr元素的添加量為O. 2%,余量為6061招合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；
2)熱擠壓成型錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為460°C，擠壓筒溫度為，420°C，平模溫度為400°C ；
3)熱處理擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為540°C，保溫I小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間為9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170°C，時(shí)間為10小時(shí)；
4)拉伸矯直，拉伸量為1%;
5)鋸切；
6)檢測合格后獲得成品。實(shí)施例2
一種超細(xì)晶6061鋁合金，其是順次通過以下步驟制備而成
1)熔鑄將6061鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn 和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%, Cr元素的添加量為O. 2%,余量為6061招合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；
2)熱擠壓成型錠坯經(jīng)熱擠壓在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為490°C，擠壓筒溫度為，450°C，平模溫度為500°C ；
3)熱處理擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為525°C，保溫3小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170°C，時(shí)間為8小時(shí)；
4)拉伸矯直，拉伸量為5%；
5)鋸切；
6)檢測合格后獲得成品。實(shí)施例3
一種超細(xì)晶6061鋁合金，其是順次通過以下步驟制備而成
1)熔鑄將6061鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%, Cr元素的添加量為O. 2%,余量為6061招合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯；
2)熱擠壓成型錠坯經(jīng)熱擠壓與在模具中形成所需形狀的坯材；所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為480°C，擠壓筒溫度為，420°C，平模溫度為450°C ；
3)熱處理擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理中，固溶溫度為530°C，保溫2小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間9秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為180°C，時(shí)間為6小時(shí)；
4)拉伸矯直，拉伸量為3%;
5)鋸切；6)檢測合格后獲得成品。性能檢測
對(duì)上述實(shí)施例1-3的成品進(jìn)行檢測，檢測按照本領(lǐng)域常規(guī)方法進(jìn)行，檢測結(jié)果見表I。表1:性能檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，其特征在于其順次包括以下步驟 1)熔鑄將6061鋁合金加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度，待爐料的溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時(shí)，將粉末狀的Mn和Cr加入到熔煉爐中，攪拌均勻至物料完全熔化，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%-0. 13%，Cr元素的添加量為O. 2%-0. 22%，余量為6061鋁合金；上述熔化后的熔液注入模具中鑄造形成反向擠壓所需的圓錠坯； 2)熱擠壓成型錠坯經(jīng)熱擠在模具中壓形成所需的坯材； 3)熱處理擠壓成型的坯材進(jìn)行T6熱處理； 4)拉伸矯直； 5)鋸切； 6)檢測合格后獲得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，其特征在于所述反向擠壓步驟中錠坯溫度為460-490°C，擠壓筒溫度為，420-450°C，平模溫度為400-500°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，其特征在于所述T6熱處理中，固溶溫度為525-540°C，保溫1-3小時(shí)，冷卻轉(zhuǎn)移時(shí)間小于等于10秒，時(shí)效工藝在淬火后6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，時(shí)效溫度為170-180°C，時(shí)間為6-10小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)晶6061鋁合金的制備方法，其特征在于所述拉伸矯直步驟中，拉伸量為1_5%。
5.一種超細(xì)晶6061鋁合金，其特征在于其包括6061鋁合金和在6061鋁合金中添加Mn元素和Cr元素，其中按照重量百分比計(jì)Mn元素的添加量為O. 11%-0. 13%, Cr元素的添加量為O. 2%-0. 22%，余量為6061鋁合金；所述超細(xì)晶6061鋁合金的晶粒平均尺寸為500nm_30 μ mD
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超細(xì)晶鋁合金及其制備方法，獲得超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的鋁合金。本發(fā)明通過添加Mn元素和Cr元素調(diào)整6061鋁合金成分的比例，經(jīng)過熔鑄、熱擠壓成型、熱處理、拉伸矯直、鋸切、檢測等步驟獲得無粗晶環(huán)的超細(xì)6061鋁合金，從而阻止了粗晶的形成，獲得的超細(xì)6061鋁合金平均晶粒尺寸在30μm以下，本發(fā)明的制備方法易于操作，效果明顯。
文檔編號(hào)C22C1/02GK103060584SQ20121056101
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者甄錦輝 申請人:佛山市深達(dá)美特種鋁合金有限公司