【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金，具体涉及一种铝合金及其制备方法与应用。
技术介绍
1、薄壁多胞结构具有优异的吸能特性和轻便的质量，可广泛应用于汽车、飞机等交通工具的防撞吸能装置中。al-mg-si系铝合金和热挤压成型工艺因具有良好的加工成型性、可规模化生产、成本低廉等优势，被广泛用于制备薄壁多胞结构产品。热挤压制备的薄壁多胞结构型材通过焊接工艺与其它零件连接，为了保障防撞构件的吸能能力，薄壁多胞结构材料的焊接强度应不低于70％母材强度。为了保障防撞吸能装置在生命周期内安全可靠，薄壁多胞结构材料还需要具备优异的耐热性和耐撞性。其中，耐热性旨在评价制备薄壁多胞结构材料的强度在生命周期内抗环境温度的衰减能力，目前普遍要求材料于150℃保温1000h后屈服强度衰减低于5％；而耐撞性旨在评价薄壁多胞结构材料在碰撞过程中吸能能力，当前普遍采用准静态压溃实验方法进行评估。目前，挤压薄壁多胞结构的al-mg-si系合金的强度一般约300mpa，为了进一步实现交通工具的轻量化，提高燃油经济性和环保性能，研发更高强度且耐热耐撞可焊的al-mg-si系合金具有极其重要的意义。
2、采用现有高强度al-mg-si系合金热挤压制备薄壁多胞结构时存在较多的问题，采用较高合金元素含量的aa6061和aa6082合金可制备薄壁多胞结构型材，但合金的强度低于340mpa，且焊接性能、耐热性能和压溃性能均无法满足要求；采用高合金素含量的aa6110和aa6013合金无法通过热挤压制备薄壁多胞结构，并且该类合金在焊接过程中容易出现开裂。由此可知，当前高强度al-m
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术通过配方优化制备得到了强度超过340mpa，同时又兼具良好耐热耐撞可焊的薄壁多胞结构型材。
2、本专利技术还提出一种上述铝合金的制备方法。
3、本专利技术还提出了一种铝型材，所述铝型材的制备原料包括上述铝合金。
4、根据本专利技术的一个方面，提出了一种铝合金，按重量百分数计，包括如下组分：mg:0.9-1.5、si:0.9-1.5、fe:0.12-0.60、cu:0.1-0.30、mn:0.2-0.6、v:0.04-0.12、sc:0.04-0.12和ni:0.05-0.15；
5、mg和si的重量百分数和为2.0-3.0；
6、mg和si的重量比为1.0-1.20。
7、根据本专利技术的第一方面，至少具有以下有益效果：
8、本专利技术所述高强耐热耐撞可焊al-mg-si系合金及其挤压材的生产方法，研究了mg、si、mn、cu、v、sc和ni等元素对al-mg-si系合金组织与性能的影响，结合工业化生产中al-mg-si系合金挤压材的生产工艺流程，提供了一种高强耐热耐撞可焊al-mg-si系合金。高cu含量的al-mg-si系合金具有较差的焊接性能和挤压成型性能；低mg/si比的al-mg-si系合金具有较差的热稳定性和压溃性能；而高mg/si的al-mg-si系合金具有较低的强度和较差的挤压成型性能。
9、本专利技术对高强度al-mg-si系合金中mg、si、cu、mn、v、sc和ni元素的含量、mg/si重量比和mn/fe重量比进行了优化，探明了合金元素的含量及其配比对al-mg-si系合金的力学性能、焊接性能、热稳定性和压溃性能的调控作用机理，包括以下两方面：
10、在合金成分方面：
11、本专利技术中mg、si元素含量均设定在0.90～1.50wt.％范围内，同时mg和si元素质量总和设定在2.0-3.0wt.％，mg/si质量比设定在1.0-1.20，cu元素含量设定在0.10-0.30wt.％，这是本专利技术的关键之处；mg和si作为al-mg-si系合金中主要合金元素，在均匀化热处理和热挤压过程中固溶于铝基体中，在随后时效热处理过程中析出β’和β”相，引起时效强化效应，余下的mg和si则固溶于铝基体中引起固溶强化效应。为了保证al-mg-si系合金强度大于340mpa，合金中mg和si元素总含量设定在2.0-3.0wt.％范围内。固溶于铝基体中的si可引al-mg-si系合金组织发生如下变化：一方面，在热处理过程中可促进析出相粗化，降低合金耐热性能；另一方面，在淬火和时效热处理过程中容易在晶界偏聚，降低晶界结合强度，使得合金的压溃性能降低。因此，在相同mg和si总含量下，提高合金中mg/si比，al-mg-si系合金耐热性能和压溃性能提高。普遍认为，固溶于铝基体中的mg原子可引起铝原子间距增大，而si原子则反之。因此，在相同mg和si总含量下，提高合金中mg/si比，al-mg-si系合金的空位扩散激活能和zener-hollomon参数z值提高，对应的热挤压变形抗力增大、可挤压性降低。本专利技术对mg/si重量比限定为1.0-1.20，这是基于使合金同时具有良好的耐热性、耐撞性、可挤压性的优选。cu元素与mg、si结合形成的q相(almgsicu)能产生较大的强化效果，同时该析出相还具有较好的热稳定性。但是，cu元素容易在晶界偏聚，使得al-mg-si系合金的焊接裂纹倾向增大。基于使合金同时具有高强度、耐热性和可焊性，本专利技术对cu元素的范围限定为0.10-0.30wt.％。
12、在本专利技术的一些实施方式中，当mg和si的重量百分数和为2.0-2.4时，所述铝合金包括如下组分：cu:0.20-0.30、v+sc:0.08-0.12、mn:0.40-0.6、fe:0.24-0.60和ni:0.10-0.15。
13、在本专利技术的一些实施方式中，当mg和si的重量百分数和为2.4-3.0时，所述铝合金包括如下组分：cu:0.10-0.20、v+sc:0.12-0.16、mn:0.2-0.3、fe:0.12-0.30和ni:0.05-0.10。
14、本专利技术中，根据不同mg和si元素含量设计不同的cu、v和sc元素含量，这是本专利技术的关键之处。在al-mg-si系合金熔炼中，v和sc元素与al元素结合形成纳米级al(v，sc)粒子，一方面，引起弥散强化效应；另一方面，在热挤压和后续焊接过程中可细化晶粒，引起细晶强化效应。然而，v和sc元素添加过量将产生两个方面的不利影响：一方面，在熔炼过程中容易与al、fe、mn元素结合形成粗大的金属间化合物，使得合金的强韧性降低；另一方面，在热挤压过程中提高热挤压变形抗力，使得合金可挤压性降低。基于使合金同时具有高强度、耐热性、可挤压性和可焊性，本专利技术对v、sc元素的范围均限定为0.04-0.12wt.％。当mg和si总量设定在2.0-2.4wt.％时，为了进一步提高合金的强度和耐热性能，添加微量cu(0.20-0.30wt.％)和mn(0.40-0.60wt.％)；为了在热挤压和焊接过程中获得细小的晶粒组织、提高合金的耐热性，同时添加微量v和sc(0.08-0.12wt.％)。当mg和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝合金，其特征在于，按重量百分数计，包括如下组分：Mg:0.9-1.5、Si:0.9-1.5、Fe:0.12-0.60、Cu:0.1-0.30、Mn:0.2-0.6、V:0.04-0.12、Sc:0.04-0.12和Ni:0.05-0.15；
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，当Mg和Si的重量百分数和为2.0-2.4时，所述铝合金包括如下组分：Cu:0.20-0.30、V+Sc:0.08-0.12、Mn:0.40-0.6、Fe:0.24-0.60和Ni:0.10-0.15。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，当Mg和Si的重量百分数和为2.4-3.0时，所述铝合金包括如下组分：Cu:0.10-0.20、V+Sc:0.12-0.16、Mn:0.2-0.3、Fe:0.12-0.30和Ni:0.05-0.10。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的组分还包括Cr、Zn和Ti。
5.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，Mn和Fe的重量比为1.0-1.7。
6.一种如权利要求1
7.根据权利要求6所述的铝合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述均匀化处理的步骤包括第一级均匀化处理、第二级均匀化处理和第三级均匀化处理；和/或，所述第一级均匀化处理的步骤包括：以4-8℃/min的速度升温至450℃-480℃后保温3-6h；和/或，所述第二级均匀化处理的步骤包括：以2-4℃/min的速度升温至530-550℃后保温5h-8h；和/或，所述第三级均匀化处理的步骤包括：以1-3℃/min的速度升温至560-580℃后保温1-2h。
8.一种铝型材，其特征在于，所述铝型材的制备原料包括如权利要求1～5中任一项所述的铝合金。
9.根据权利要求8所述的铝型材的制备方法，其特征在于，所述铝型材的制备方法包括以下步骤：将所述铝合金热挤压、淬火后时效处理。
10.根据权利要求9所述的铝型材的制备方法，其特征在于，所述热挤压工艺包括：将均匀化处理后的铸锭以60-80℃/min加热速度加热至500-520℃并以5-8m/min挤出速度挤出。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于，按重量百分数计，包括如下组分：mg:0.9-1.5、si:0.9-1.5、fe:0.12-0.60、cu:0.1-0.30、mn:0.2-0.6、v:0.04-0.12、sc:0.04-0.12和ni:0.05-0.15；
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，当mg和si的重量百分数和为2.0-2.4时，所述铝合金包括如下组分：cu:0.20-0.30、v+sc:0.08-0.12、mn:0.40-0.6、fe:0.24-0.60和ni:0.10-0.15。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，当mg和si的重量百分数和为2.4-3.0时，所述铝合金包括如下组分：cu:0.10-0.20、v+sc:0.12-0.16、mn:0.2-0.3、fe:0.12-0.30和ni:0.05-0.10。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的组分还包括cr、zn和ti。
5.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，mn和fe的重量比为1.0-1.7。
6.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张奇，罗杰，李勇，许栩达，蔡名贵，张凌超，李信，
申请(专利权)人：马鞍山市新马精密铝业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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