[发明专利]一种高寒动车组用铝型材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝型材，特别是涉及一种高寒动车组用铝型材及其制备方法。

背景技术

铝合金密度低、机械性能好，因而在高速动车组中得到广泛应用。普通动车组工作温度在零下25℃到零上40℃，远远不能适应北方寒冷地区环境。高寒车将在东北、内蒙古等北方地区运行，气温可达零下37℃。众所周知，高速动车组运行区域从非高寒地带一旦进入高寒地带，高速动车组通常采用的铝合金、非金属、橡胶等原材料会随着温度的降低变脆变硬，对作为动车组主要结构的铝合金型材性能产生重要影响，特别对低温疲劳强度是极大的挑战，必须保证零下40℃低温疲劳试验循环107次不断裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度、高抗低温疲劳的高寒动车组用铝型材及其制备方法。

一种高寒动车组用铝型材，其含有如下质量百分比的金属物质：

Si0.4-0.7％、Fe≤0.20％、Mg0.5-0.75％、Mn0.01-0.2％、Cu≤0.05％、Cr≤0.1％、Zn≤0.08％、Ti0.02-0.04％、单个杂质的量≤0.05％、杂质总和≤0.15％、其余为Al。

本发明所述的高寒动车组用铝型材，其含有如下质量百分比的金属物质：

Si0.57％、Fe0.141％、Mg0.6％、Mn0.1％、Cu0.02％、Cr0.05％、Zn0.01％、Ti0.022％、单个杂质的量≤0.05％、杂质总和≤0.15％、其余为Al。

一种高寒动车组用铝型材的制备方法，包括如下步骤：

(1)炉体去杂：铸造前需将炉内高温800℃将炉墙、炉底的浮渣铲下并用铁耙连剩余铝液一并彻底清出炉外，去除不熔物杂质；

(2)熔炼：计算各金属原料用量并按配比准备金属原料，金属原料包括：一级废料，纯度99.70％以上的铝锭及中间合金，所述中间合金为铝硅合金、铝铜合金、铝铬合金、铝锰合金、镁锭、锌锭和铝钛合金，所述一级废料占所述金属原料的量不超过40％；

向熔炼炉中依次投入一级废料、铝锭及除所述镁锭、锌锭和铝钛外的中间合金，待其熔化后，在745±5℃条件下投入高熔点的铝钛，再依次投入锌锭和镁锭，温度到745时撒入10kg打渣剂，关闭炉门3分钟，打开炉门，将熔渣彻底扒出炉外；取样进行化学检测，调整各组份含量，使产品中的各组份含量满足要求；

(3)精炼和静置：熔炼结束后在熔炼炉中进行第一次精炼、第一次精炼后转移至静置炉中进行第二次精炼，再进行静置；

(4)在线除气、过滤、铸造；

(5)均质；

(6)挤压、时效热处理。

本发明所述的高寒动车组用铝型材的制备方法，其中，所述步骤(3)具体包括如下步骤：

熔炼结束后在熔炼炉中进行第一次精炼，在精炼容器中加入普通精炼剂用量1.5kg/T·Al，设定精炼时间15-20min，精炼温度740±5℃，并调整氩气压力，保证气泡高度不大于100mm；第一次精炼结束后熔体温度达到748℃±3℃时，进行转炉，即将熔体从熔炼炉转移到静置炉，从熔炼炉溶化结束温度达到710℃开始至转静置炉前的熔体停留时间不得超过3h；转炉后在所述静置炉内进行第二次精炼，精炼方法同第一次精炼。

本发明所述的高寒动车组用铝型材的制备方法，其中，步骤(4)铸造铸锭时，需在除气机与静止炉之间添加铝钛硼丝，添加量为31-36HZ，铝钛硼丝中钛和硼的质量百分数分别为5.0±0.5％和1.0±0.2％；在线除气时，除气机每个转子氩气工作流量控制在10-15L/min，转子设定大于400r/min；过滤为一级过滤，使用40ppi过滤板；铸造开始后在流槽熔体表面均匀撒上普通覆盖剂，要求完全覆盖熔体表面，铸造时流盘内熔体温度应＞700℃，铸造起始速度30mm/min，铸造爬升起始位置50mm，铸造正常速度40～45mm/min，铸造爬升结束位置80mm，铸造起始水流量2400L/min，铸造正常水流量3200L/min，水量爬升起始位置30mm，水量爬升结束位置60mm。

本发明所述的高寒动车组用铝型材的制备方法，其中，步骤(5)具体包括如下步骤：均质：铝棒的保温温度为560℃，保温时间为10小时，要求均质炉的升温速度≤80℃/h，冷却量≥150℃/h，冷却方式为风冷和水冷共同使用，风冷2～2.5h后进行水冷，冷却至室温；