[发明专利]一种用于重载列车牵引杆的超高强7系铝合金材料的固溶时效工艺

说明书

本发明提供了一种超高强7xxx系铝合金材料的固溶时效工艺，包括以下步骤，首先将铝合金铸锭经过挤压后，得到挤压材；然后将上述步骤得到的挤压材经过固溶淬火，然后进行停放，再进行人工时效后，得到7xxx系铝合金材料。本发明对铝合金挤压材采用了特定的固溶制度，先经过固溶淬火，然后进行停放，再进行人工时效，特别利用了合金固溶淬火后，先进行停放处理，进一步提高合金的机械强度和硬度，又基于合金铝材经固溶淬火后，化合物相大部分固溶于合金基体，再结合特定的人工时效步骤后，使得铝合金合金的强度得到了显著提升。而且制备工艺简单，生产速度完全满足正常的工业生产速度，成本低，适于工业化大生产的推广和应用，具有重要的实际意义。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种超高强7xxx系铝合金材料的固溶时效工艺，尤其涉及一种用于重载列车牵引杆的低成本超高强7xxx系铝合金材料的固溶时效工艺。

背景技术

铝合金是一种以铝为基的合金，主要合金元素有铜、硅、镁、锌和锰。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。随着经济的快速发展，铝合金材料在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，尤其是近些年，伴随着全球经济一体化，物流和交通快速发展，而物流和交通带动了运输业的蓬勃发展，而铝及铝合金材料在交通运输装备制造业的应用上也获得了长足的发展，虽然与欧美日等发达工业国家相比差距明显，但是铝合金材料的应用潜力巨大。据初步测算，到2020年，仅全国铁路货物运输需求将达40亿吨，年均增长速度为4％。

在诸多交通运输装备中，牵引杆是一个很关键的部件，是在多种机械装置中必不可少的配件，是一种用于铁道车辆之间的牵引连挂装置，不同于车钩，牵引杆是车体之间的固定连接装置。随着铁路货运的不断增长，动力车的性能不断提升，运量的日渐增大，牵引吨位也屡创新高。而这其中的关键部件，牵引杆，特别是重载列车牵引杆在车辆运行过程中要承受车辆的纵向牵引力和冲击力，是关键的承载部件。

因而，研究开发新型超高强度铝合金，以铝代钢，进一步实现铁路货运车体轻量化，在节能减排、降低运输成本、提高经济效益等方面，有很重要的意义。高速重列货车轻量化研究及产业化应用，主要集中在重载货车车厢体轻量化上。目前，常规生产的高强铝合金的力学性能，均不能满足重载列车牵引杆用铝合金屈服强度≥650MPa，而且同时要求延伸率≥5.0％的要求。高速重载列车的牵引杆，重约238Kg(E级钢材，ZG25MnCrNiMo)，安装在两个车辆之间，用于代替转动车钩和固定车钩。而如果高速重载列车的牵引杆采用超高强度铝合金代替E级钢材，每根可减重100～120Kg，大大降低了车身的自重。而且超高强度铝合金也可在航空航天、石油勘探(钻杆)等领域，获得广泛的应用。

现有的超高强铝合金的设计和开发，国内从20世纪60年代开始，50多年内，虽然研发出了700MPa级的超高强度铝合金，但是大多停留在实验室研究阶段，或采用喷射沉积成形等小批量试制，不是工艺复杂就是生产速度慢，始终未能实现工业化生产，而且虽然还有研究表明，添加贵金属或稀有元素能够得到超高强度铝合金，但是对于日常民用和交通运输，其高昂的成本显然是不实际的。

因此，如何研究开发出新的、高性能的铝合金材料，满足上述力学性能，能够用于重载列车关键的承载部件，同时又能采用通常的制备方法，采用常规的添加元素，降低生产成本，已成为摆在业内诸多一线研究人员面前的一道难题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种7xxx系铝合金材料及其制备方法，特别是用于重载列车牵引杆的低成本超高强铝合金材料。本发明提供的是超高强铝合金材料，具有较高的屈服强度和延伸率，而且不添加贵重金属和稀有元素，工序常规，成本低，适于工业化大生产的推广和应用。

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种超高强7xxx系铝合金材料固溶时效工艺。本发明提供的固溶时效后的7系铝合金材料，具有较高的屈服强度和延伸率，而且不添加贵重金属和稀有元素，工序常规，成本低，适于工业化大生产的推广和应用。