本發明專利技術公開了一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材的制備方法，屬于有色金屬熱處理工藝技術領域。其包括如下重量百分比的成分：Si?0.58?0.68％、Fe?0?0.20％、Cu?0?0.03％、Mn?0.02?0.1％、Mg?0.65?0.80％、Cr?0?0.1％、Zn?0?0.1％、Ti?0.03?0.05％、其它元素0?0.15％，余量為Al。本發明專利技術的鋁型材，通過控制Mg/Si比和Mg、Si的含量，可以保證型材的力學性能；通過控制Mn、Cr元素的含量，可以提高型材的彎曲性能；通過控制Ti的含量，控制Fe的含量，可以保證型材具有良好的綜合性能。本發明專利技術還公開了上述鋁型材的制備方法。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材及其制備方法，屬于有色金屬熱處理工藝
技術介紹
6A01鋁合金型材屬于Al-Mg-Si系鋁合金，具有中等強度、擠壓性好、耐蝕性良好等特點，適于制造車體主體結構用的復雜截面多孔中空型材。國外高速列車制造公司均采用此類合金作為生產高速列車的關鍵用材。6A01車體鋁合金型材多為超長度(20-26m)、大截面、多腔空心、形狀復雜的型材，作為高速列車車體的關鍵構件，其質量優劣對于提高高速列車的運行壽命具有重要意義。隨著我國高速列車的發展，運行里程逐漸增長，運行環境復雜多變，車體型材在運行過程中會受到不同方向的彎曲、扭擰，且持續作用，加之在加工過程中的折彎工藝，這就對型材的彎曲性能提出了更高的要求。6A01鋁合金型材因其合金成分決定本身特性，經180°彎曲后會出現彎曲斷裂或彎曲部分外表面存在裂紋，因此提升型材彎曲性能勢在必行，以適應復雜多變的運行環境，提高運行壽命及安全性。彎曲性能是用來檢驗材料經受彎曲負荷作用時的性能，彎曲試驗主要用于測定脆性和低塑性材料(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)的抗彎強度并反映塑性指標的撓度。對于脆性和低塑性材料，一般只需產生少量的塑性變形即可破壞，測出其彎曲強度，而對于塑性材料則不能測出其彎曲斷裂強度，通過檢驗其延展性和均勻性來檢測其彎曲性能。鋁合金型材的彎曲試驗方法符合JISZ2248-1996的規定(按TB/T3260.1-2011附錄C執行)，采用支輥式彎曲試驗裝置，將圓形、方形、矩形或多邊形橫截面試樣放在彎曲裝置上，在規定的內部半徑內不改變試驗力的方向進行彎曲，直至達到180°的彎曲角度，使其變形，試樣自由邊緣2mm以外的彎曲外表面不允不產生裂紋或其他缺陷即為合格。
技術實現思路
本專利技術的目的之一，是提供一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材。本專利技術的鋁型材，通過控制Mg/Si比和Mg、Si的含量，可以保證型材的力學性能；通過控制Mn、Cr元素的含量，可以提高型材的彎曲性能；通過控制Ti的含量，控制Fe的含量，可以保證型材具有良好的綜合性能。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材，包括如下重量百分比的成分：Si0.58-0.68％、Fe0-0.20％、Cu0-0.03％、Mn0.02-0.1％、Mg0.65-0.80％、Cr0-0.1％、Zn0-0.1％、Ti0.03-0.05％、其它元素0-0.15％，余量為Al。本專利技術的鋁型材，通過控制Mg/Si比和Mg、Si的含量，可以保證型材的力學性能；通過控制Mn、Cr元素的含量，可以提高型材的彎曲性能；通過控制Ti的含量，控制Fe的含量，可以保證型材具有良好的綜合性能。Mg和Si是6A01鋁合金型材的主要元素，基體中主要強化相為Mg2Si。當合金中的Mg元素與Si元素的質量比小于1.73時，合金中就會存在過剩的Si。過剩Si不僅能使合金具有良好的成形性能和焊接性能，而且能使晶粒得到細化，由于過剩的硅元素既能夠提高鋁合金固溶體的過飽和度，又能夠增加時效期間GP區的密度，所以過剩的硅元素能夠提高合金的時效硬化效應，從而提升型材的彎曲性能。但是，過剩的硅元素容易沿著合金的晶界偏析，降低塑性，從而降低彎曲性能。將Mg/Si比控制在1.07-1.55之間，且控制Mg、Si的含量，保證型材的力學性能。鋁合金中加Mn、Cr可以提高再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶粒。還可以加速板條狀的α(AlFeSi)結晶相向近圓形的β(AIFeSi)相的轉化，同時促進Mg2Si粒子的均勻分布和擠壓變形的均勻性，提高合金的強度、韌性。在保證Mg、Si含量的基礎上，嚴格控制Mn、Cr元素的含量，提高型材的彎曲性能。Ti作為變質劑,能消除了鑄造時產生熱裂紋的傾向,減少鑄錠中的柱狀晶組織，細化鑄錠的晶粒度，起到細晶強化的作用。Fe為雜質元素，過多時會形成粗大、硬脆的條塊狀AlFeSi中間化合物，將會消耗掉部分Si，損害合金的綜合性能，影響制品的延伸率和表面質量等。因此當合金中存在有過多雜質Fe時，導致合金塑型的急劇降低，從而彎曲性能下降,需合理控制Fe元素的含量。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，所述錳和鉻的含量之和為0.02-0.20％。采用上述進一步的有益效果是：提高再結晶溫度，并顯著細化再結晶晶粒，可以保證型材的可擠壓性，促進Mg2Si粒子的均勻分布和擠壓變形的均勻性，提高合金的強度、韌性。本專利技術的目的之二，是提供上述高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材的制備方法。本專利技術的制備方法，可以提高型材的力學性能，提升其彎曲性能，滿足綜合性能的要求。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材的制備方法，包括如下步驟：(1)計算各金屬原料用量并按配比準備金屬原料，金屬原料包括：一級廢料、純度99.70％以上的鋁錠及中間合金，所述中間合金為鋁硅合金、鋁鉻合金、鋁錳合金、鎂錠和鋁鈦合金，所述一級廢料占所述金屬原料的量不超過40％，且為同種合金；投料時，熔煉爐的爐膛溫度高于600℃，向熔煉爐中依次投入一級廢料和鋁錠，并加入鋁硅合金、鋁錳合金、鋁鉻合金，爐料熔化下塌時，在熔體表面用鐵鍬均勻撒入16kg普通覆蓋劑，爐料熔化1/3時，用永磁攪拌器，攪拌時間20min；取成分分析試樣前加入鎂錠、鋁鈦合金，具體是先加鋁鈦合金，再加入鎂錠；(2)熔體凈化：熔煉爐中加入精煉劑，用量為1.5-2kg/T·Al，精煉時間15-20min，精煉溫度720-750℃，并調整氬氣壓力，氣泡高度90-100mm；在靜置爐中加入精煉劑,進行二次精煉，用量為1.5-2kg/T·Al，精煉時間15-20min，精煉溫度720-755℃，并調整氬氣壓力，氣泡高度≤90mm；采用三轉子除氣機去除熔體中的氣體，除氣機中的每個轉子氬氣工作流量為10-25L/min，轉子設定≥400r/min；用陶瓷過濾板將熔體中殘余的夾雜過濾掉，得到純凈的熔體；(3)晶粒細化：在除氣機與靜置爐之間添加鋁鈦硼絲，添加量為1.0-1.8kg/T，得到細化后的熔體；(4)熱頂鑄造：鑄造開始后，在步驟(3)得到的細化后的熔體表面均勻撒上覆蓋劑，保持熔體溫度為700-740℃，鑄造速度40-60mm/min，鑄造冷卻水流量2500-3300L/min，得到鑄錠；(5)均勻化處理：將步驟(4)得到的鑄錠，先于540℃保溫5h，再于575℃保溫5h，進行均勻化處理，均勻化處理后進行冷卻，冷卻方式為風冷加水冷，冷卻速率為150-300℃/h，得到定尺鑄棒；(6)擠壓：采用電磁感應爐，10分鐘快速加熱步驟(5)得到的定尺鑄棒，擠壓模具溫度為480-500℃，鑄棒溫度為490-510℃，擠壓速度1.5-3m/min，型材模具出口溫度為500-520℃，得到擠壓狀態的型材；(7)在線淬火和時效處理：將步驟(6)得到的擠壓狀態的型材進行冷卻，型材在淬火轉移距離的冷卻速率為115℃/min，進入淬火裝置的溫度為470℃，在淬火冷卻裝置中的冷卻速率為348℃/min，空冷至60℃，然后于165±3℃，時效處理8h，即得到所述高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材。采用本專利技術的制備方法，可以鑄造出內部組織本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材，其特征在于，包括如下重量百分比的成分：Si?0.58?0.68％、Fe?0?0.20％、Cu?0?0.03％、Mn?0.02?0.1％、Mg?0.65?0.80％、Cr?0?0.1％、Zn?0?0.1％、Ti?0.03?0.05％、其它元素0?0.15％，余量為Al。
【技術特征摘要】
1.一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材，其特征在于，包括如下重量百分比的成分：Si0.58-0.68％、Fe0-0.20％、Cu0-0.03％、Mn0.02-0.1％、Mg0.65-0.80％、Cr0-0.1％、Zn0-0.1％、Ti0.03-0.05％、其它元素0-0.15％，余量為Al。2.根據權利要求1所述一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材，其特征在于，所述Mn和Cr的含量之和為0.02-0.20％。3.一種高彎曲性能的軌道車輛車體鋁型材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)計算各金屬原料用量并按配比準備金屬原料，金屬原料包括：一級廢料、純度99.70％以上的鋁錠及中間合金，所述中間合金為鋁硅合金、鋁鉻合金、鋁錳合金、鎂錠和鋁鈦合金，所述一級廢料占所述金屬原料的量不超過40％，且為同種合金；投料時，熔煉爐的爐膛溫度高于600℃，向熔煉爐中依次投入一級廢料和鋁錠，并加入鋁硅合金、鋁錳合金、鋁鉻合金，爐料熔化下塌時，在熔體表面用鐵鍬均勻撒入16kg覆蓋劑，爐料熔化1/3時，用永磁攪拌器，攪拌時間20min；取成分分析試樣前加入鎂錠、鋁鈦合金，具體是先加鋁鈦合金，再加入鎂錠；(2)熔體凈化：熔煉爐中加入精煉劑，用量為1.5-2kg/T·Al，精煉時間15-20min，精煉溫度720-750℃，并調整氬氣壓力，氣泡高度90-100mm；在靜置爐中加入精煉劑,進行二次精煉，用量為1.5-2kg/T·Al，精煉時間15-20min，精煉溫度720-755℃，并調整氬氣壓力，氣泡高度≤90mm；采用三轉子除氣機去除熔體中的氣體，除氣機中的每個轉子氬氣工作流量為10-25L/min，轉子設定≥400r/min；用陶瓷過濾板將熔體中殘余的夾雜過濾掉，得到純凈的熔體；(3)晶粒細化：在除氣機與靜置爐之間添加鋁鈦硼絲，添加量為1.0-1.8kg/T，得到細化后的熔體；(4)熱頂鑄造：鑄造開始后，在步驟(3)得到的細化后的熔體表面均勻撒上覆蓋劑，保持熔體溫度為700-740℃，鑄造速度40-60mm/min，鑄造冷卻水流量2500-3300L/min，得到鑄錠；(5)均勻化處理：將步驟(4)得到的鑄錠，先于540℃保溫5h，再于575℃保溫5h，進行均勻化處理，均勻化處理后進行冷卻，冷卻方式為風冷加水冷，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王剛，呂常石，范圣文，郭學彬，孫文超，于金鳳，
申請(專利權)人：山東諾維科輕量化裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37
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