[发明专利]一种超高强度、淬火敏感性低、可焊接的铝合金及生产工艺和型材加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体的说，涉及一种超高强度、淬火敏感性低、可焊接的铝合金及生产工艺和型材加工方法。

背景技术

目前，国内外用于结构元件，如卡车、挂车、货箱、矿车、骨架、横杆、角柱、侧柱及加强条的铝合金型材均要求具有高强度和较高的断裂韧性，并且可焊接。大多是7系列，Al-Mg-Zn合金和Al-Mg-Zn-Cu合金，以及6系列中的6066合金等为主要铝合金材料，前者代表为7005合金，它具有淬火敏感性低，变形抗力适中，在挤压系数范围内，易挤压，生产效率高等特点，但是由于MgZn₂和Al₂Mg₃Zn₃作为强化相的局限性，它的T6状态的抗拉强度≧370MPa，延伸率δ≧10%，无法作为达到汽车用含锰钢大梁抗拉强度≧450MPa的要求，Al-Mg-Zn-Cu合金的代表为7075合金，它是以MgZn₂，Al₂Mg₃Zn₃，Al₂CuMg作为强化相，其抗拉强度≧568MPa，延伸率δ≧14%，虽然合金具有高强度、高延伸率和耐高温，但它的焊接裂纹敏感性大，焊缝的力学性能和抗拉应力腐蚀开裂性能差，所以它多以铆接方式广泛应用于航空工业和飞机结构件上。而且7075合金，对淬火要求特别高，其在经过固溶热处理后的淬火转移时间必须≤15秒，否则会导致饱和固溶体分解，所以必须用专门的淬火炉进行处理，导致生产效率极低，使用范围受限制。而6066合金，由于其Cu、Mn含量接近1%，导致它淬火敏感性高，耐腐蚀和焊接性能差，不容易推广生产使用。

由于以上原因，现在国内外业内人士都在广泛探索一种具有抗拉强度≧400MPa以上的抗蚀，可焊接，耐挤压的铝合金材料，以取代钢铁作为汽车大梁等多方面的结构件，从而达到节能、减排的效果，这是由于汽车每降低10%的重量，就能减少6%的燃油消耗。

而现有国内外已注册且易挤压成型的可焊接、抗拉强度接近400MPa的合金只有两类，一类：6系列的Al-Mg-Si合金中，以6066为代表，其成份为（重量百分数）Si：09-1.8；Mg：08-1.4，Cu：0.7-1.2；Mn：0.6-1.1，其T6状态，室温下的抗拉强度≧395MPa，断裂韧性δ≧12%，由于它含Cu量高，合金的焊接和耐腐蚀性能差。为了改善性能，合金中还加入了大量的Mn元素作为晶粒细化和组织结构改善剂，但Mn的加入，极大的提高了合金的淬火敏感性，快速淬火冷却使得合金只能挤压截面简单、对称的型材，当挤压非对称形状的型材时，快速淬火使型材急速冷却变形，尺寸公差难以保证在所要求的范围内，造成生产效率不高，生产成本高，推广使用困难。

而第二类：Al-Mg-Zn合金，代表7005合金，其成份为（重量百分数）Si：≤0.35；Mg：1-1.5；Zn：4.0-5.0；Cr：0.06-0.2；Ti：0.01-0.06；Zr：0.08-0.20，此合金易挤压成型，淬火敏感性也不高，但T6状态的抗拉强度≧370MPa，断裂韧性δ≧10%，达不到400Mpa以上的强度。

综上分析，本技术是要找出一种优化的铝合金组件。综合6066和7005，以及7075合金的特点，达到超高强度，即抗拉强度≧400MPa，又有良好的断裂韧性和抗腐蚀能力，以及焊接性能良好，最重要的是使合金能高效生产，推广使用，即降低淬火敏感性使合金的淬火冷却速率要求低于6066合金，从而保证非对称型材的几何尺寸精度。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种超高强度、淬火敏感性低、可焊接的铝合金及生产工艺和型材加工方法，既有抗拉强度≧400Pa的机械性能，断裂韧性δ>10%，耐腐蚀，可焊接的特点，同时又具有挤压型材过程中，变形抗力小，淬火敏感性低，可实现水雾和风冷方式的淬火方式，可高效挤压生产。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超高强度、淬火敏感性低、可焊接的铝合金，各种元素的重量分数为：Ce：0.15-0.22%，Mg：0.9-1.4%，Zn：2.5-3.0%，Cu：0.35-0.8%，Si：0.8-1.2%，Mn：0.15-0.30%，Zr：0.13-0.20%，Ti：0.08-0.12%，其中Ti+Zr≥0.25%，Fe≤0.5%，其余为Al。