一种7XXX铝合金无缝方管及其挤压工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种7XXX铝合金无缝方管及其挤压工艺，该方管包括Zn 4.3

【技术实现步骤摘要】
一种7XXX铝合金无缝方管及其挤压工艺


[0001]本专利技术涉及铝合金热挤压
，具体涉及一种7XXX铝合金无缝方管及其挤压工艺。

技术介绍

[0002]铝合金无缝方管主要是通过反向双动挤压或双动正向挤压的方式，获得的壁厚相等或不等的无缝方形管材，该铝合金无缝方管具有高比强度、低密度、弯曲应力小及抗疲劳性能优良等优点，在轨道交通领域具有广阔的应用前景，是高速列车、城市轨道交通等产品的关键结构材料。
[0003]现有的铝合金无缝方管，主要追求其具有高的机械性能，其中，以7B05合金的机械性能最好，机械性能Rm≥380MPa，Rp0.2≥260MPa，A≥14％。然而，随着轨道交通产品的质量标准越来越高、建设地域越来越广，对铝合金无缝方管的性能要求越要越高，而现有的无缝管材无论从强度、抗疲劳性、耐腐蚀性及耐热性等综合性能，还是对高温干燥、潮湿以及高海拔等环境的适应性能方面都不能满足轨道交通产品的需求，因此，提供一种综合性能优良、能够适于复杂运行环境的铝合金管材成为必然趋势。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种7XXX铝合金无缝方管及其挤压工艺，该铝合金无缝方管的成分组成中，以易于获取且成本低廉的元素为主，辅以微量的稀有金属；将组成成分进行合金，获得圆铸棒；使用该挤压工艺对圆铸棒处理，获得的铝合金无缝方管具有强度高、抗疲劳性好、耐腐蚀性强及耐热性强、尺寸精度高、壁厚偏差低的优点。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种7XXX铝合金无缝方管，由以下重量百分比的成分组成：
[0007]Zn 4.3-4.8％，Mg 1.0-1.40％，Cu 0.10-0.15％，Fe≤0.2％，Zr 0.10-0.2％，Ti 0.02-0.08％，Mn 0.26-0.35％，Cr 0.16-0.23％，V≤0.015，Pb≤0.01，Zr+Ti+V≤0.27，余量为Al和不可避免的杂质。
[0008]上述7XXX铝合金无缝方管的挤压工艺，步骤如下：
[0009](1)按比例配料熔炼，铸造成圆铸棒；
[0010](2)三级均匀化处理：将圆铸棒进行三级均匀化处理；
[0011](3)车皮镗孔：将圆铸棒进行车皮、镗孔；
[0012](4)不同形状方管模具；
[0013](5)挤压处理：安装步骤(4)的挤压模具，然后将经过步骤(3)处理获得的圆形空心棒进行无缝挤压；挤压开始前，通过水平仪检测针头的水平度，检测合格后，进行挤压；挤压结束后，检测产品壁厚偏差，并对下一次挤压针头的调整；
[0014](6)在线高温成型热处理：将步骤(5)的挤压方管进行在线高温成型热处理；
[0015](7)张力矫直：将经过在线高温成型热处理的方管进行张力矫直处理，变形量为
0.8-1.5％；
[0016](8)进行双级人工时效处理，得到铝合金无缝方管。
[0017]进一步的，在步骤(2)中，所述三级均匀化处理的具体过程为：将圆铸棒加热到340-370℃，保温7-9.5h；再加热至405-425℃，保温3-5h；最后加热至460-480℃，保温15-18h，然后自然降至室温，得到经过均匀化处理的圆铸棒，铸棒组织更加均匀，有利于后期挤压加工。
[0018]优选的，在步骤(2)中，加热速率为5-15℃/min。
[0019]进一步的，在步骤(2)与步骤(3)之间，还设有超声探伤过程，具体为：将圆铸棒100％进行超声波探伤，达到GB/T 6519中A级探伤要求。
[0020]进一步的，在步骤(5)中，挤压处理的具体过程为：将经过步骤(3)处理后的圆形空心棒加热到380-420℃，进行不同壁厚方管挤压，挤压比20-36，挤压速度为0.6-1.5mm/s；挤压开始前，通过水平仪检测针头的水平度，水平度合格后开始挤压；挤压结束后，检测产品壁厚偏差，并对下一次挤压针头的调整。
[0021]进一步的，在步骤(6)中，在线高温成型热处理的具体过程为：将经过步骤(5)挤压后的无缝管坯升温至450-490℃，然后入在线强风冷却，冷却速度为45-75℃/s。
[0022]进一步的，在步骤(8)中，双级人工时效的条件为：静置64-96h，在90-120℃温度范围内保温10-13h后,加热至155-170℃，保温9-12h，获得成品铝合金无缝方管。
[0023]本专利技术中，严格控制各元素的重量百分比,利用Zn、Mg元素析出强化相MgZn2，Cu、Cr元素固溶强化及提高切削性、微量Mn元素提高再结晶温度，细化晶粒及溶剂杂质Fe，Zr阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，以及Ti细化铸造组织，减小开裂倾向，调控协同铝合金组织的综合性能，使铝合金方管既具备较高的比强度，又具备良好的抗疲劳性、耐腐蚀性和耐热性。
[0024]本专利技术中同时加入Zn和Mg，Zn和Mg之间形成强化相MgZn2，对铝合金产生明显的强化作用。这种强化相在铝合金管体中的溶解度随温度的降低急剧下降，随着MgZn2含量的提高，可不断增加抗拉强度和屈服强度，但在强化合金的同时却会降低耐蚀性能，为了得到既具有高强度、又具备耐蚀性的综合性能铝合金方管，适当调整Zn、Mg元素的含量及比例，并控制Zn重量含量为4.3-4.8％，控制Mg重量含量为1.0-1.40％。
[0025]在本专利技术中，在本专利技术中，严格控制Fe元素的含量，以减少导致裂纹扩展的金属间化合物的尺寸和数量，提高铝合金管材的断裂韧性，提高铝合金管体的抗疲劳性能；在本专利技术中，控制Fe重量百分比为小于等于0.2％。
[0026]本专利技术中加入微量的Zr元素，可以细化铸造组织、阻碍再结晶，提高合金的力学性能，但在超过480℃时，会形成分布不均，尺寸不一的弥散相，造成局部严重再结晶，影响其性能。而Zr元素可在低温下回溶，从而提高铝合金管体的加工性，因此，本专利技术中控制其重量百分比范围为0.10-0.2％，且在三级均匀化处理过程中，严格控制质温度及时间。
[0027]本专利技术中加入Cr，形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al
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等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，有一定的强化作用，并改善合金韧性和降低应力腐蚀及开裂敏感性，但若控制不当，则会增加淬火敏感性，因此，本专利技术控制其重量百分比在0.16-0.23％之间。
[0028]本专利技术中，加入Ti形成Al3Ti,该化合物成为非自发核心，与熔体产生包晶反应而，起到细化作用，同时还提高再结晶温度，提高铝合金管体的耐蚀性，降低生产成本。因此铝
合金管材中控制Ti重量百分比在0.02-0.08％之间。
[0029]本专利技术中Mn元素阻止合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能细化再结晶晶粒，还能溶解杂质铁，形成Al6(Fe、Mn)，减小Fe的有害影响。同时Al6Mn的电极电位与铝的电极电位相等，所以对铝的耐蚀性能没有影响。在合金中，Mn含量过多时，会形成粗大、硬脆的Al6Mn化合物，损害合金性能。因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种7XXX铝合金无缝方管，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Zn 4.3-4.8％，Mg 1.0-1.40％，Cu 0.10-0.15％，Fe≤0.2％，Zr 0.10-0.2％，Ti 0.02-0.08％，Mn 0.26-0.35％，Cr 0.16-0.23％，V≤0.015％，Pb≤0.01％，Zr+Ti+V≤0.27％，余量为Al和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的7XXX铝合金无缝方管的挤压工艺，其特征在于，步骤如下：(1)按比例配料熔炼，铸造成圆铸棒；(2)三级均匀化处理：将圆铸棒进行三级均匀化处理；(3)车皮镗孔：将圆铸棒进行车皮、镗孔；(4)不同形状方管模具；(5)挤压处理：安装步骤(4)的挤压模具，然后将经过步骤(3)处理获得的圆形空心棒进行无缝挤压；挤压开始前，通过水平仪检测针头的水平度，检测合格后，进行挤压；挤压结束后，检测产品壁厚偏差，并对下一次挤压针头的调整；(6)在线高温成型热处理：将步骤(5)的挤压方管进行在线高温成型热处理；(7)张力矫直：将经过在线高温成型热处理的方管进行张力矫直处理，变形量为0.8-1.5％；(8)进行双级人工时效处理，得到铝合金无缝方管。3.如权利要求2所述的7XXX铝合金无缝方管的挤压工艺，其特征在于，在步骤(2)中，三级均匀化处理的具体过程为：将圆铸棒加热到340-370℃，保温7-9.5h；再加热至405-425℃，保温3-5h；最后加热至460-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永卉，王鹏，王玉刚，刘博，董瑞峰，王涛，王伟，韩正乾，杨富波，欧庆峰，张新峰，鞠克江，张寒，傅冰霜，崔伟超，周海涛，董阳，孟涛，陈烁，
申请(专利权)人：山东兖矿轻合金有限公司，
类型：发明
国别省市：