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CN111020323A - 一种超高强度铝合金板材的轧制方法 - Google Patents

一种超高强度铝合金板材的轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高强度铝合金板材的轧制方法，包括以下步骤：步金属原材料的熔炼、铸造、均火、热轧、固溶处理、冷轧和完全人工时效处理，所述金属原料的成分配比为：Zn：0.8‑1.0％Cu：3.0‑4.5％；Mg：0.4‑0.6％；TiC：0.3‑0.5％；SiO：0.4‑0.6％；MnO：0.4‑0.6％；ZrO：0.1‑0.3％，ErO：0.1‑0.4％，其余为Al，本发明提供的一种同时具有强度、塑性和韧性良好匹配的铝合金新材料产品，同时具备质轻耐蚀、比强度高、易加工成型等优点，产品主要适用于轨道交通车体的制造，可以大大提高铝材的附加值，提升铝加工企业的经济效益；可加速废铝循环，提高废料品质，利于资源节约和循环利用，构建环保型社会；降低车辆制造成本。

Description

一种超高强度铝合金板材的轧制方法
技术领域
本发明涉及交通轨道技术领域，具体为一种超高强度铝合金板材的轧制方法。
背景技术
铝合金由于其密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、易表面着色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶、建筑、装修等领域。
目前，轨道交通车体制造用高性能铝合金材料在国内市场状况是低档铝合金材料市场饱和，中高档铝合金材料特别是精深加工的高档铝合金材料尚有较大缺口。因此，本发明本着为我国轨道交通建设行业提供质优、价廉的材料产品为理念，提供了一种超高强度铝合金板材的制备方法来提升铝加工企业的经济效益，加速废铝循环，提高废料品质，利于资源节约和循环利用降低车辆制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高强度铝合金板材的轧制方法以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高强度铝合金板材的轧制方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1050-1200℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过650-800℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置30-60min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在280-300℃的温度下均匀化退火2-3h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至470-520℃，加热时间为8-10h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为15-20m/min，开坯变形率为10-25％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温2-36h，急速淬入60-100℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为20-45％；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至170-200℃，保温,5-24h后，出炉空冷至室温。
优选的，所述步骤一中当温度为700-750℃时进行扒渣操作。
优选的，所述金属原料的成分配比为：Zn：0.8-1.0％Cu：3.0-4.5％；Mg：0.4-0.6％；TiC：0.3-0.5％；SiO：0.4-0.6％；MnO：0.4-0.6％；ZrO：0.1-0.3％，ErO：0.1-0.4％，其余为Al。
优选的，所述步骤六中冷轧速度为20-50m/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的一种超高强度铝合金板材轧制方法，可以使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，同时使材料表面处理质量提高，同时，通过原子扩散和迁移，使组织与性能更加均匀化、稳定和内应力消除，大大地提高了材料的塑形。
(1)本发明提供的一种超高强度铝合金板材轧制方法，使制得的铝合金板材同时具备质轻耐蚀、比强度高、易加工成型和成本适中等优点，产品主要适用于轨道交通车体的制造。相较于使用钢材可实现减重3～4.5吨/节车厢，列车重量每减少10％，燃料可节约8％，节能降耗效应显著；且该产品易于加工成型，便于保养维护，并具备优异的耐蚀性，能有效延长列车车体的使役寿命，且铝合金车体报废时的回收价值约为钢质车体的4.8倍。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种超高强度铝合金板材的轧制方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1050℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过650℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼，且扒渣温度为700℃；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置45min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在280℃的温度下均匀化退火3h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至500℃，加热时间为9h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为15m/min，开坯变形率为15％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温2h，急速淬入60℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为25％，冷轧速度为25m/min；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至200℃，保温,14h后，出炉空冷至室温。
在本实施例中，所述金属原料的成分配比为：Zn：1.0％；Cu：3.5％；Mg：0.6％；TiC：0.3％；SiO：0.5％；MnO：0.6％；ZrO：0.1％，ErO：0.3％，其余为Al。
实施例二
实施例二与实施例一不同之处在于：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1200℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过750℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼，且扒渣温度为720℃；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置30min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在300℃的温度下均匀化退火2h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至470℃，加热时间为8h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为20m/min，开坯变形率为10％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温10h，急速淬入80℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为20％，冷轧速度为20m/min；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至170℃，保温,15h后，出炉空冷至室温。
在本实施例中，所述金属原料的成分配比为：Zn：0.9％；Cu：3.0％；Mg：0.4％；TiC：0.5％；SiO：0.4％；MnO：0.5％；ZrO：0.1％，ErO：0.2％，其余为Al。
其他与同实施例一。
实施例三
实施例三与实施例一不同之处在于：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1110℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过700℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼，且扒渣温度为750℃；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置50min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在290℃的温度下均匀化退火2.5h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至510℃，加热时间为10h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为16m/min，开坯变形率为20％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温10h，急速淬入70℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为30％，冷轧速度为30m/min；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至180℃，保温,24h后，出炉空冷至室温。
在本实施例中，所述金属原料的成分配比为：Zn：0.8％；Cu：4.0％；Mg：0.5％；TiC：0.4％；SiO：0.6％；MnO：0.4％；ZrO：0.1％，ErO：0.1％，其余为Al。
其他如同实施例一。
实施例四
实施例四与实施例一不同之处在于：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1110℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过800℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼，且扒渣温度为740℃；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置60min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在300℃的温度下均匀化退火3h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至520℃，加热时间为9h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为20m/min，开坯变形率为25％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温36h，急速淬入100℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为45％，冷轧速度为50m/min；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至175℃，保温,5h后，出炉空冷至室温。
在本实施例中，所述金属原料的成分配比为：Zn：0.9％；Cu：5.0％；Mg：0.6％；TiC：0.5％；SiO：0.4％；MnO：0.4％；ZrO：0.3％，ErO：0.4％，其余为Al。
其他如同实施例一。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超高强度铝合金板材的轧制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、熔炼：将金属原材料放入熔炉中进行熔化，控制熔炉温度为1050-1200℃，且在熔化过程中控制金属原料温度不超过650-800℃，然后依次进行搅拌、扒渣和精炼；
步骤二、铸造：将步骤一得到的溶液静置30-60min，然后及时进行铸造，且在铸造过程中需要不断加入Al-Ti-B丝，制得铝合金铸件；
步骤三、均火：将步骤二中制得的铝合金铸件在280-300℃的温度下均匀化退火2-3h；
步骤四、热轧：在扎制前，将铝合金锭坯加热至470-520℃，加热时间为8-10h，再对铝合金铸件进行轧制，轧制速度为15-20m/min，开坯变形率为10-25％；
步骤五、固溶处理：将铝合金铸件加热至共晶体的熔点，保温2-36h，急速淬入60-100℃的水中，使铝合金铸件急冷；
步骤六、冷轧：将经过固溶处理后的路合金铸件进行冷轧，道次变形率为20-45％；
步骤七、完全人工时效处理：将经固溶处理后的铝合金铸件加热至170-200℃，保温,5-24h后，出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述一种超高强度铝合金板材的轧制方法，其特征在于：所述步骤一中当温度为700-750℃时进行扒渣操作。
3.根据权利要求1所述一种超高强度铝合金板材的轧制方法，其特征在于：所述金属原料的成分配比为：Zn：0.8-1.0％Cu：3.0-4.5％；Mg：0.4-0.6％；TiC：0.3-0.5％；SiO：0.4-0.6％；MnO：0.4-0.6％；ZrO：0.1-0.3％，ErO：0.1-0.4％，其余为Al。
4.根据权利要求1所述一种超高强度铝合金板材的轧制方法，其特征在于：所述步骤六中冷轧速度为20-50m/min。
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