一種高鐵車體鋁型材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高鐵車體鋁型材，其包含如下質(zhì)量百分比的金屬：Cu0.1-0.2％、Mn0.20-0.40％、Mg1.0-2.0％、Cr0.1-0.3％、Zn4.0-6.0％、Zr0.1-0.2％、Ti≤0.10％、Fe≤0.30％、Si≤0.35％、V≤0.1％、雜質(zhì)總和≤0.15％、其余為Al。本發(fā)明還提供了一種高鐵車體鋁型材的制備方法。本發(fā)明高鐵車體鋁型材在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等方面明顯優(yōu)于現(xiàn)有的鋁合金。
【專利說(shuō)明】一種高鐵車體鋁型材及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁型材，特別是涉及一種超高強(qiáng)度、高韌性、稿抗腐蝕性的用于高鐵車體的鋁型材。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，車體輕量化引伸鋁合金在高速列車車體材料的應(yīng)用，雖然超硬鋁合金具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、易加工成型、較好的抗腐蝕性能、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但因現(xiàn)有合金及原材料選擇、生產(chǎn)工藝，使材料強(qiáng)度雖高，但斷裂韌性、抗應(yīng)力腐蝕性能還不能滿足高強(qiáng)度、高韌性、高抗腐蝕性能材料的車體市場(chǎng)需要，主要結(jié)構(gòu)材料還依賴進(jìn)口，極大地制約了我國(guó)軌道交通行業(yè)的發(fā)展。用鋁合金做車體結(jié)構(gòu)材料可以大大減輕產(chǎn)品重量和增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在軌道交通業(yè)得到廣泛應(yīng)用。尤其是作為高速列車的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金車體結(jié)構(gòu)材，不僅可以減輕車身重量，顯著降低能耗，而且高強(qiáng)度、高韌性、高抗腐蝕性能可以與鋼鐵材料比美，由此可見(jiàn)，鋁合金將會(huì)代替鋼鐵材料，成為未來(lái)交通運(yùn)輸工業(yè)的主要材料。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題:高強(qiáng)鋁合金雖然具有較高的比強(qiáng)度，但它較低的斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能卻制約它的應(yīng)用。采用傳統(tǒng)的熔鑄、擠壓和熱處理工藝，雖然能提供一般的車體用材，但應(yīng)力疲勞和抗應(yīng)力腐蝕性能還不能充分滿足高速列車車體結(jié)構(gòu)材使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超高強(qiáng)度、高韌性、稿抗腐蝕性的用于高鐵車體的鋁型材。
[0005]一種高鐵車體鋁型材，其包含如下質(zhì)量百分比的金屬:Cu0.1-0.2 %、Mn0.20-0.40 %、Mgl.0-2.0 %、Cr0.1-0.3 %、Ζη4.0-6.0 %、Zr0.1-0.2%, Ti ^ 0.10%,Fe ≤ 0.30%, Si ≤ 0.35%, V ^ 0.1%、雜質(zhì)總和≤ 0.15%、其余為 Al。
[0006]一種高鐵車體鋁型材的制備方法，其包括如下步驟:
[0007](I)合金熔煉:在熔煉爐中采用鋁錠和中間合金進(jìn)行合金的熔煉，所述中間合金包括鋁銅、鋁鉻、鋁鋯、鋁錳、鎂錠、鋅錠和鋁鈦，除所述鎂錠、鋅錠和鋁鈦外，其他中間合金均在加入的所述鋁錠上部加入，再點(diǎn)火熔化，取化學(xué)分析試樣，在取化學(xué)分析試樣前在745 ± 5°C的條件下加入所述鋁鈦，再加入所述鋅錠，最后加入所述鎂錠；
[0008](2)精煉和靜置:熔煉結(jié)束后在熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉、第一次精煉后轉(zhuǎn)移至靜置爐中進(jìn)行第二次精煉，再進(jìn)行靜置；
[0009](3)鑄造:清理鑄造翻板流道并均勻涂覆耐熱的涂料，烘烤；
[0010](4)均質(zhì):在490 ±5 °C條件下保溫24h ；
[0011](5)擠壓:擠壓力應(yīng)由小到大，擠出制品速度為3±0.2m/min，擠出制品出口表面溫度，即開(kāi)風(fēng)機(jī)溫度應(yīng)控制在≤530°C，擠壓裝置的上下風(fēng)量設(shè)定為70±30% ；[0012](6)時(shí)效:擠壓后的制品停放3天后進(jìn)行時(shí)效，分兩階段進(jìn)行，第一階段為在105±3°C條件下時(shí)效10h，第一階段后進(jìn)行第二階段的時(shí)效，具體為150±3°C時(shí)效10h。
[0013]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(1)中，先投入一部分所述中間合金和所述鋁錠，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果再調(diào)整各原料的投入量，使熔煉的合金中各組分達(dá)到本發(fā)明所述的含量。
[0014]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(1)中，在加入所述鎂錠后，在鎂錠投入處均勻撒入無(wú)鈉覆蓋劑將其徹底覆蓋，待其完全熔化后，用鐵耙輕輕均勻地推向各處液面，再進(jìn)行攪拌，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析。
[0015]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(2)中的精煉方法具體包括如下步驟:
[0016]第一次精煉:向熔煉后的合金熔體中加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Al，精煉時(shí)間15-20min，精煉溫度720-735°C，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于150mm ;熔煉爐溶化結(jié)束從取完樣開(kāi)始至轉(zhuǎn)靜置爐前的熔體停留時(shí)間不得超過(guò)3h ；
[0017]第二次精煉:加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Α1，設(shè)定精煉時(shí)間15-20min ;精煉溫度720_740°C，打開(kāi)氬氣閥開(kāi)關(guān)，將精煉管插入爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于1 SOmnin
[0018]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(2)中所述靜置方法具體包括如下步驟:在熔體表面均勻撒入不少于6kg的無(wú)鈉覆蓋劑，全部覆蓋爐內(nèi)熔體表面，靜置時(shí)間不超過(guò)2小時(shí),轉(zhuǎn)子設(shè)定大于500r/min,lS氣開(kāi)關(guān)處于“鑄造狀態(tài)”方向，鑄造每個(gè)轉(zhuǎn)子気氣工作流量設(shè)定為10-25L/min，氫氣含量控制小于等于0.14ml/100g.AL。
[0019]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(3)中所述鑄造方法具體包括如下步驟:
[0020]提前將鑄造翻板流道內(nèi)的殘鋁、殘?jiān)半s物清理干凈，如流道有破損，采用修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)，然后均勻涂上耐熱涂料，烘干后將散落的涂料及其他雜質(zhì)吹掃干凈；
[0021]提前目視檢測(cè)模具所使用的浮漂，如長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致流眼大小不均勻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，將所述浮漂的外表面打磨光滑，使用噴槍在所述浮漂的外表面均勻噴涂耐熱涂料，使用時(shí)將所述浮漂在流盤(pán)上加熱，保證所述浮漂溫度大于流盤(pán)溫度。
[0022]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(4)中所述均質(zhì)方法具體包括如下步驟:在均質(zhì)爐內(nèi)采用440、460規(guī)格的鑄棒均質(zhì)，在爐膛溫度為490±5°C的條件下保溫24h，轉(zhuǎn)入冷卻爐后大風(fēng)急冷2.5小時(shí)出爐；均質(zhì)爐的平均升溫速度≤ 80°C /h，冷卻方法為空冷、風(fēng)冷和水冷。
[0023]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(5)中所述擠壓方法具體包括如下步驟:
[0024]采用鋁棒加熱爐加熱，加熱溫度控制在530±10°C ;模具加熱溫度控制在480-500°C，加熱時(shí)間為10~18h，模具上機(jī)前需對(duì)模具進(jìn)行表面測(cè)溫；
[0025]擠壓力應(yīng)由小到大，擠出制品速度為3±0.2m/min，擠出制品出口表面溫度，即開(kāi)風(fēng)機(jī)溫度控制在< 530°C，測(cè)量位置為機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間，測(cè)溫頻次為每支，且保證在型材頭部3-4m處；出口溫度達(dá)不到規(guī)定要求的型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；若連續(xù)3支型材不能達(dá)到要求，停止擠壓，模具下機(jī)、速度超出規(guī)定范圍，該型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；
[0026]擠壓裝置的上下風(fēng)量設(shè)定70±30%，冷卻速度測(cè)溫點(diǎn):機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間處標(biāo)記；測(cè)溫間隔:每隔I分鐘測(cè)量I次，待出淬火箱為止；冷卻速度計(jì)算:根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)與時(shí)間求平均值，并填寫(xiě)記錄；測(cè)溫頻次:10支鋁棒/次，交接班重新測(cè)量確認(rèn)。
[0027]本發(fā)明所述的高鐵車體鋁型材，其中，步驟(6)中所述時(shí)效方法具體包括如下步驟:擠壓后的制品停放3天后進(jìn)行時(shí)效，分兩階段進(jìn)行，第一階段為在105±3°C條件下時(shí)效10h，第一階段后進(jìn)行第二階段的時(shí)效，具體為150±3°C時(shí)效IOh;每爐實(shí)體測(cè)溫，測(cè)3個(gè)點(diǎn)，分別為爐膛頭、中、尾中間的上部，為滿足實(shí)體溫度，可調(diào)整時(shí)效爐設(shè)定溫度；開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間:時(shí)效爐燃燒室翻板外側(cè)的2個(gè)熱電偶任I個(gè)點(diǎn)到溫，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)始保溫。
[0028]本發(fā)明高鐵車體鋁型材與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:
[0029]本發(fā)明高鐵車體鋁型材在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等方面明顯優(yōu)于現(xiàn)有的日本7N01鋁合金。
[0030]本發(fā)明還提供了一種高鐵車體鋁型材的制備方法，以日本7N01鋁合金為基礎(chǔ)，對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化，調(diào)整Zn/Mg在3-4之間、適度控制Cu、Cr含量和適度提高Zr含量，以滿足合金的綜合性能；鋁合金熔體進(jìn)行充分合金化和細(xì)化處理，選擇不使用合金添加劑而使用中間合金，在755°C以上的高溫加入和熔煉、凈化處理，使熔體充分合金化；提高
10-20°C的鑄造溫度，以細(xì)化鑄錠組織；鑄錠充分均勻化處理，將鋁合金鑄錠進(jìn)行490°C高溫24h保溫的均勻化處理，使溶解、析出、球化更加理想，鑄錠晶粒更加均勻、細(xì)小、彌散；優(yōu)化擠壓工藝，低溫中速擠壓 ，既保證了產(chǎn)品的中和性能，又使焊合質(zhì)量穩(wěn)定和較低的在線固溶處理溫度；有效地?zé)崽幚砉に?，?05°C X10h+150°C X IOh的二級(jí)時(shí)效處理，有效地提高了材料優(yōu)良的抗疲勞和應(yīng)力腐蝕性能。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]本發(fā)明高鐵車體鋁型材包含如下質(zhì)量百分比的金屬:Cu0.1-0.2 %、Mn0.20-0.40 %、Mgl.0-2.0 %、Cr0.1-0.3 %、Zn4.0-6.0 %、Zr0.1-0.2%, Ti ^ 0.10%,Fe ≤ 0.30%, Si ≤ 0.35%, V ^ 0.1%、雜質(zhì)總和≤ 0.15%、其余為 Al。
[0033]本發(fā)明所述高鐵車體鋁型材的制備方法，包括如下步驟:
[0034](I)合金熔煉:在熔煉爐中采用鋁錠和中間合金進(jìn)行合金的熔煉，所述中間合金包括鋁銅、鋁鉻、鋁鋯、鋁錳、鎂錠、的鋅錠和鋁鈦，除所述鎂錠、鋅錠和鋁鈦外，其他中間合金均在加入的所述鋁錠上部加入，再點(diǎn)火熔化，取化學(xué)分析試樣，在取化學(xué)分析試樣前在745±5°C的條件下加入所述鋁鈦，再加入所述鋅錠，最后加入所述鎂錠；在加入所述鎂錠后，在鎂錠投入處均勻撒入無(wú)鈉覆蓋劑將其徹底覆蓋，待其完全熔化后，用鐵耙輕輕均勻地推向各處液面，再進(jìn)行攪拌，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析。
[0035]投料時(shí)，先投入一部分所述中間合金和所述鋁錠，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果再調(diào)整各原料的投入量，使熔煉的合金中各組分達(dá)到本發(fā)明要求的含量。
[0036](2)精煉和靜置:熔煉結(jié)束后在熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉、第一次精煉后轉(zhuǎn)移至靜置爐中進(jìn)行第二次精煉，再進(jìn)行靜置；
[0037]第一次精煉:向熔煉后的合金熔體中加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Al，精煉時(shí)間15-20min，精煉溫度720-735°C，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于150mm，精煉劑在使用前都需在170-200°C溫度下烘烤至少3h ;熔煉爐溶化結(jié)束從取完樣開(kāi)始至轉(zhuǎn)靜置爐前的熔體停留時(shí)間不得超過(guò)3h ；
[0038]第二次精煉:加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Α1，設(shè)定精煉時(shí)間15-20min ;精煉溫度720_740°C，打開(kāi)氬氣閥開(kāi)關(guān)，將精煉管插入爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于1 SOmnin
[0039]靜置方法:在熔體表面均勻撒入不少于6kg的無(wú)鈉覆蓋劑，全部覆蓋爐內(nèi)熔體表面，靜置時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)，轉(zhuǎn)子設(shè)定大于500r/min，氬氣開(kāi)關(guān)處于“鑄造狀態(tài)”方向，鑄造每個(gè)轉(zhuǎn)子氬氣工作流量設(shè)定為10-25L/min，氫氣含量控制小于等于0.14ml/100g.AL。
[0040](3)鑄造:提前將鑄造翻板流道內(nèi)的殘鋁、殘?jiān)半s物清理干凈，如流道有破損，采用修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)，然后均勻涂上耐熱涂料，用燒嘴進(jìn)行烘烤20分鐘以上，烘干后將散落的涂料及其他雜質(zhì)吹掃干凈；提前目視檢測(cè)模具所使用的浮漂，如長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致流眼大小不均勻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，將所述浮漂的外表面打磨光滑，使用噴槍在所述浮漂的外表面均勻噴涂耐熱涂料，使用時(shí)將所述浮漂在流盤(pán)上加熱，保證所述浮漂溫度大于流盤(pán)溫度。
[0041](4)均質(zhì):在490±5°C條件下保溫24h ;在均質(zhì)爐內(nèi)采用440、460規(guī)格的鑄棒均質(zhì)，在爐膛溫度為490±5°C的條件下保溫24h，轉(zhuǎn)入冷卻爐后大風(fēng)急冷2.5小時(shí)出爐；均質(zhì)爐的平均升溫速度< 80 °C /h，冷卻方法為空冷、風(fēng)冷和水冷。
[0042](5)擠壓:采用鋁棒加熱爐加熱，加熱溫度控制在530±10°C ;模具加熱溫度控制在480-500°C，加熱時(shí)間為10~18h，模具上機(jī)前需對(duì)模具進(jìn)行表面測(cè)溫；
[0043]擠壓力應(yīng)由小到大，擠出制品速度為3±0.2m/min，擠出制品出口表面溫度，即開(kāi)風(fēng)機(jī)溫度控制在< 530°C，測(cè)量位置為機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間，測(cè)溫頻次為每支，且保證在型材頭部3-4m處；出口溫度達(dá)不到規(guī)定要求的型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；若連續(xù)3支型材不能達(dá)到要求，停止擠壓，模具下機(jī)、速度超出規(guī)定范圍，該型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；
[0044]擠壓裝置的上下風(fēng)量設(shè)定70±30%，冷卻速度測(cè)溫點(diǎn):機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間處標(biāo)記；測(cè)溫間隔:每隔I分鐘測(cè)量I次，待出淬火箱為止；冷卻速度計(jì)算:根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)與時(shí)間求平均值，并填寫(xiě)記錄；測(cè)溫頻次:10支鋁棒/次，交接班重新測(cè)量確認(rèn)。
[0045](6)時(shí)效:擠壓后的制品停放3天后進(jìn)行時(shí)效，分兩階段進(jìn)行，第一階段為在105±3°C條件下時(shí)效10h，第一階段后進(jìn)行第二階段的時(shí)效，具體為150±3°C時(shí)效IOh ;每爐實(shí)體測(cè)溫，測(cè)3個(gè)點(diǎn)，分別為爐膛頭、中、尾中間的上部，為滿足實(shí)體溫度，可調(diào)整時(shí)效爐設(shè)定溫度；開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間:時(shí)效爐燃燒室翻板外側(cè)的2個(gè)熱電偶任I個(gè)點(diǎn)到溫，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)始保溫。
[0046]實(shí)施例2
[0047]本發(fā)明鋁合金各成分的質(zhì)量百分含量為:Cu0.1-0.2 %、Mn0.20-0.40 %、Mgl.0-2.0 %、Cr0.1-0.3 %、Ζη4.0-6.0 %、Zr0.1-0.2 %, Ti ^ 0.10 %, Fe ^ 0.30 %,Si ≤ 0.35%, V ≤ 0.1 %、雜質(zhì)總和≤ 0.15%
[0048]本發(fā)明所述鋁合金的制備方法包括如下步驟:
[0049]I)合金熔煉:[0050]鑄造車間對(duì)需要投入的中間合金進(jìn)行稱重，應(yīng)使用鋁銅、鋁鉻、鋁鋯、鋁錳、鎂錠、鋅錠和鋁鈦中間合金。除鎂、鋅、鋁鈦外，中間合金均在第一次加入的鋁錠的上部加入，然后再點(diǎn)火熔化。
[0051]取化學(xué)分析試樣前加入鎂錠、鋅錠和Al-Ti中間合金。先加Al-Ti中間合金(Al-Ti加入溫度745±5°C )，再加入Zn錠，最后加入Mg錠。人工加入Mg錠后，在Mg錠投入處均勻撒入無(wú)鈉覆蓋劑將其徹底覆蓋，待其完全熔化后，用鐵耙輕輕均勻地推向各處液面，再進(jìn)行攪拌。
[0052]2)精煉
[0053]人工精煉，在精煉容器中加入無(wú)鈉精煉劑(每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，將精煉劑用量由1.5kg/T.Al調(diào)整到2kg/T.Al)，設(shè)定精煉時(shí)間15-20min，精煉溫度720-735°C，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于150mm。
[0054]熔煉爐溶化結(jié)束從取完樣開(kāi)始至轉(zhuǎn)靜置爐前的熔體停留時(shí)間不得超過(guò)3h，若超出規(guī)定時(shí)間應(yīng)重新取樣分析、調(diào)整成分并加強(qiáng)精煉(比正常精煉增加1/3的時(shí)間和精煉劑)。
[0055]在精煉容器中加入無(wú)鈉精煉劑(每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，將精煉劑用量由1.5kg/T.Al調(diào)整到2kg/T.Al)，設(shè)定精煉時(shí)間15-20min。精煉溫度720-740°C。打開(kāi)氬氣閥開(kāi)關(guān)，將精煉管插入爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于150mm。
[0056]3)靜置
[0057]操作工使用鐵锨，在熔體表面均勻撒入不少于無(wú)鈉覆蓋劑6kg，全部覆蓋爐內(nèi)熔體表面。
[0058]熔體在靜置爐內(nèi)精煉后的停留時(shí)間(從覆蓋至鑄造開(kāi)始)不得超過(guò)2小時(shí)，否則必須按照精煉工序重新檢測(cè)Mg含量和精煉。
[0059]轉(zhuǎn)子設(shè)定大于500r/min,lS氣開(kāi)關(guān)處于“鑄造狀態(tài)”方向。鑄造每個(gè)轉(zhuǎn)子IS氣工作流量設(shè)定為10-25L/min。氫氣含量控制小于等于0.14ml/100g.AL。
[0060]4)鑄造
[0061]提前將鑄造翻板流道內(nèi)的殘鋁、殘?jiān)半s物必須清理干凈，流道破損的位置用修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)，然后均勻涂上涂料，用燒嘴進(jìn)行烘烤20分鐘以上，烘干后將散落的涂料及其他雜質(zhì)吹掃干凈。
[0062]提前將模具所使用的浮漂，目視檢測(cè)長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致的流眼大小不均勻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。浮漂外表面打磨光滑，使用噴槍在外表面均勻噴涂涂料，使用時(shí)在流盤(pán)上加熱，保證溫度大于流盤(pán)溫度。
[0063]5)均質(zhì)
[0064]440,460規(guī)格鑄棒均質(zhì)工藝490±5°C (爐膛溫度)保溫24h，轉(zhuǎn)入冷卻爐后大風(fēng)急冷2.5小時(shí)出爐
[0065]為確保均質(zhì)效果，應(yīng)嚴(yán)格按工藝規(guī)程操作，要求均質(zhì)爐的平均升溫速度< 80°C /h，冷卻要求按工藝規(guī)程中規(guī)定進(jìn)行空冷、風(fēng)冷和水冷。嚴(yán)禁均質(zhì)結(jié)束后停滯在爐內(nèi)，如無(wú)冷卻爐冷卻，可延長(zhǎng)保溫時(shí)間，但不得超過(guò)2小時(shí)。
[0066]6)擠壓
[0067]開(kāi)啟鋁棒加熱爐加熱按鈕，鋁棒加熱溫度控制在530±10°C[0068]模具加熱溫度控制在480_500°C，加熱時(shí)間為10到18小時(shí)。模具上機(jī)前需對(duì)模具進(jìn)行表面測(cè)溫，
[0069]擠壓力應(yīng)由小到大，產(chǎn)品速度3±0.2m/min。擠出制品出口表面溫度應(yīng)控制在(5300C (開(kāi)風(fēng)機(jī))，測(cè)量位置為機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間，測(cè)溫頻次為每支，且保證在型材頭部3-4m處；出口溫度達(dá)不到規(guī)定要求的型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；若連續(xù)3支型材不能達(dá)到要求，停止擠壓，模具下機(jī)、速度超出規(guī)定范圍，該型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢。
[0070]裝置，上下風(fēng)量設(shè)定70±30%。冷卻速度測(cè)溫點(diǎn):機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間處標(biāo)記；測(cè)溫間隔:每隔I分鐘測(cè)量I次(待出淬火箱為止)；冷卻速度計(jì)算:根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)與時(shí)間求其平均值，并填寫(xiě)記錄。測(cè)溫頻次:10支鋁棒/次，交接班重新測(cè)量確認(rèn)。
[0071]7)時(shí)效
[0072]型材停放3天后時(shí)效，型材停放3天后時(shí)效，時(shí)效制度:105±3°C *10h+150±3°C *10h (每爐實(shí)體測(cè)溫，測(cè)3個(gè)點(diǎn)(爐膛頭、中、尾中間上部)，為滿足實(shí)體溫度，可調(diào)整時(shí)效爐設(shè)定溫度)。開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間:時(shí)效爐燃燒室翻板外側(cè)的2個(gè)熱電偶任I個(gè)點(diǎn)到溫，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)始保溫。
[0073]抗疲勞性能和應(yīng)力腐蝕敏感性可以與進(jìn)口材料比美，并且在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等方面明顯優(yōu)于現(xiàn)有的日本7N01鋁合金，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0074]表1.本發(fā)明所述鋁合金型材與日本7N01鋁合金型材性能比較
【權(quán)利要求】
1.一種高鐵車體鋁型材，其特征在于:包含如下質(zhì)量百分比的金屬:Cu0.1-0.2%,Mn0.20-0.40 %、Mgl.0-2.0 %、Cr0.1-0.3 %、Zn4.0-6.0 %、Zr0.1-0.2%, Ti ^ 0.10%,Fe ≤ 0.30%, Si ≤ 0.35%, V ^ 0.1%、雜質(zhì)總和≤ 0.15%、其余為 Al。
2.—種權(quán)利要求1所述的高鐵車體鋁型材的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)合金熔煉:在熔煉爐中采用鋁錠和中間合金進(jìn)行合金的熔煉，所述中間合金包括鋁銅、鋁鉻、鋁鋯、鋁錳、鎂錠、鋅錠和鋁鈦，除所述鎂錠、鋅錠和鋁鈦外，其他中間合金均在加入的所述鋁錠上部加入，再點(diǎn)火熔化，取化學(xué)分析試樣，在取化學(xué)分析試樣前在745±5°C的條件下加入所述鋁鈦，再加入所述鋅錠，最后加入所述鎂錠； (2)精煉和靜置:熔煉結(jié)束后在熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉、第一次精煉后轉(zhuǎn)移至靜置爐中進(jìn)行第二次精煉，再進(jìn)行靜置； (3)鑄造:清理鑄造翻板流道并均勻涂覆耐熱的涂料，烘烤； (4)均質(zhì):在490±5 °C條件下保溫24h ； (5)擠壓:擠壓力應(yīng)由小到大，擠出制品速度為3±0.2m/min，擠出制品出口表面溫度，即開(kāi)風(fēng)機(jī)溫度應(yīng)控制在< 530°C，擠壓裝置的上下風(fēng)量設(shè)定為70±30% ； (6)時(shí)效:擠壓后的制品停放3天后進(jìn)行時(shí)效，分兩階段進(jìn)行，第一階段為在105±3°C條件下時(shí)效10h，第一階段后進(jìn)行第二階段的時(shí)效，具體為150±3°C時(shí)效10h。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(1)中，先投入一部分所述中間合金和所述鋁錠，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果再調(diào)整各原料的投入量，使熔煉的合金中各組分達(dá)到權(quán)利要求1所述的含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(1)中，在加入所述鎂錠后，在鎂錠投入處均勻撒入無(wú)鈉覆蓋劑將其徹底覆蓋，待其完全熔化后，用鐵耙輕輕均勻地推向各處液面，再進(jìn)行攪拌，攪拌后取化學(xué)試樣進(jìn)行分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(2)中的精煉方法具體包括如下步驟: 第一次精煉:向熔煉后的合金熔體中加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Al，精煉時(shí)間15-20min，精煉溫度720-735°C，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于150mm ;熔煉爐溶化結(jié)束從取完樣開(kāi)始至轉(zhuǎn)靜置爐前的熔體停留時(shí)間不得超過(guò)3h ； 第二次精煉:加入無(wú)鈉精煉劑，加入量為1.5kg/T.Al，每年6月I號(hào)一 11月I號(hào)因濕度較大，加入量提高至2kg/T.Al，設(shè)定精煉時(shí)間15-20min ;精煉溫度720_740°C，打開(kāi)氬氣閥開(kāi)關(guān)，將精煉管插入爐膛中心部位，觀察氣泡高度，并調(diào)整氬氣壓力，保證氣泡高度不大于 1 SOmnin
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(2)中所述靜置方法具體包括如下步驟: 在熔體表面均勻撒入不少于6kg的無(wú)鈉覆蓋劑，全部覆蓋爐內(nèi)熔體表面，靜置時(shí)間不超過(guò)2小時(shí),轉(zhuǎn)子設(shè)定大于500r/min,lS氣開(kāi)關(guān)處于“鑄造狀態(tài)”方向，鑄造每個(gè)轉(zhuǎn)子気氣工作流量設(shè)定為10-25L/min，氫氣含量控制小于等于0.14ml/100g.AL。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(3)中所述鑄造方法具體包括如下步驟:提前將鑄造翻板流道內(nèi)的殘鋁、殘?jiān)半s物清理干凈，如流道有破損，采用修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)，然后均勻涂上耐熱涂料，用燒嘴進(jìn)行烘烤20分鐘以上，烘干后將散落的涂料及其他雜質(zhì)吹掃干凈； 提前目視檢測(cè)模具所使用的浮漂，如長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致流眼大小不均勻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，將所述浮漂的外表面打磨光滑，使用噴槍在所述浮漂的外表面均勻噴涂耐熱涂料，使用時(shí)將所述浮漂在流盤(pán)上加熱，保證所述浮漂溫度大于流盤(pán)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(4)中所述均質(zhì)方法具體包括如下步驟:在均質(zhì)爐內(nèi)采用440、460規(guī)格的鑄棒均質(zhì)，在爐膛溫度為490±5°C的條件下保溫24h，轉(zhuǎn)入冷卻爐后大風(fēng)急冷2.5小時(shí)出爐；均質(zhì)爐的平均升溫速度≤80°C /h，冷卻方法為空冷、風(fēng)冷和水冷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(5)中所述擠壓方法具體包括如下步驟: 采用鋁棒加熱爐加熱，加熱溫度控制在530± 10°C;模具加熱溫度控制在480-500°C，加熱時(shí)間為10~18h，模具上機(jī)前需對(duì)模具進(jìn)行表面測(cè)溫； 擠壓力應(yīng)由小到大，擠出制品速度為3 ± 0.2m/min,擠出制品出口表面溫度，即開(kāi)風(fēng)機(jī)溫度控制在≤530°C，測(cè)量位置為機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間，測(cè)溫頻次為每支，且保證在型材頭部3-4m處；出口溫度達(dá)不到規(guī)定要求的型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢；若連續(xù)3支型材不能達(dá)到要求，停止擠壓，模具下機(jī)、速度超出規(guī)定范圍，該型材隔離標(biāo)識(shí)報(bào)廢； 擠壓裝置的上下風(fēng)量設(shè)定70±30%，冷卻速度測(cè)溫點(diǎn):機(jī)架出口至風(fēng)機(jī)中間處標(biāo)記；測(cè)溫間隔:每隔I分鐘測(cè)量I次，待出淬火箱為止；冷卻速度計(jì)算:根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)與時(shí)間求平均值，并填寫(xiě)記錄；測(cè)溫頻次:10支鋁棒/次，交接班重新測(cè)量確認(rèn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鐵車體鋁型材，其特征在于:步驟(6)中所述時(shí)效方法具體包括如下步驟:擠壓后的制品停放3天后進(jìn)行時(shí)效，分兩階段進(jìn)行，第一階段為在105±3°C條件下時(shí)效10h，第一階段后進(jìn)行第二階段的時(shí)效，具體為150±3°C時(shí)效IOh ;每爐實(shí)體測(cè)溫，測(cè)3個(gè)點(diǎn)，分別為爐膛頭、中、尾中間的上部，為滿足實(shí)體溫度，可調(diào)整時(shí)效爐設(shè)定溫度；開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間:時(shí)效爐燃燒室翻板外側(cè)的2個(gè)熱電偶任I個(gè)點(diǎn)到溫，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)始保溫。
【文檔編號(hào)】C22F1/053GK104018041SQ201410297994
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】張培良, 蘇振佳, 王剛, 孫文超 申請(qǐng)人:龍口市叢林鋁材有限公司