本發(fā)明涉及一種鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生產(chǎn)汽車防撞梁的鋁合金及其制備工藝。
背景技術(shù)：
汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，是推動(dòng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要力量，也是我國建設(shè)制造強(qiáng)國的重要支撐。未來一個(gè)時(shí)期，我國汽車市場(chǎng)將保持平穩(wěn)增長。實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略和建設(shè)“一帶一路”也為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要支撐和海外發(fā)展機(jī)遇。自2009年起，我國汽車產(chǎn)銷量已連續(xù)8年位居世界第一。2016年產(chǎn)銷量更是突破了2800萬輛。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)自2009年起步，經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)水平得到顯著提升，企業(yè)競(jìng)爭能力大幅增強(qiáng)。2016年生產(chǎn)51.7萬輛，連續(xù)兩年產(chǎn)銷量居世界第一，占全球市場(chǎng)保有量50％以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先。針對(duì)汽車的燃油消耗，國家已于2011年出臺(tái)了《乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》，規(guī)定到2015年我國乘用車平均燃油消耗量應(yīng)限制在6.9l/100km，到2020年限制達(dá)到5.0l/100km；發(fā)展目標(biāo)為乘用車新車平均燃料消耗量2020年和2025年分別降到5.0l/100km、4.0l/100km，商用車燃料消耗量逐漸達(dá)到國際領(lǐng)先水平，新能源汽車能耗達(dá)到國際先進(jìn)水平。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，車輛減重是一個(gè)重要手段。研究表明，車身質(zhì)量每降低100kg，百公里油耗可減少0.3升，每公里排放的二氧化碳也可以減少7.5～12.5g。因此車身的輕量化是汽車輕量化的發(fā)展方向，其中一個(gè)重要途徑就是采用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。應(yīng)用高強(qiáng)度和輕質(zhì)材料是汽車用材料的發(fā)展方向。鋁合金減重效果顯著優(yōu)于鋼鐵。汽車使用1kg鋁可替代自重2.25kg鋼材，減重比例高達(dá)125％，整個(gè)使用壽命周期內(nèi)可減少廢氣排放20kg。以鋁代鋼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)二次減重，效果可達(dá)直接減重的50％-100％。國產(chǎn)汽車用鋁迎來戰(zhàn)略機(jī)遇期。2014年中國汽車平均每輛用鋁不到110kg，遠(yuǎn)低于北美的158kg/輛和歐洲的145kg/輛。預(yù)計(jì)未來五年cagr高達(dá)10％，到2020年可以達(dá)到170kg/輛，單車使用量提升50％左右，車用鋁材迎來快速成長的窗口期。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡單、操作方便、易于保證超長鋁合金擠壓型材制件強(qiáng)度和直線度的工藝方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種高性能低成本汽車防撞梁用鋁合金，該鋁合金中各元素質(zhì)量百分含量如下：
進(jìn)一步，上述所述mg和si的摩爾比為2:1.1-1.3。
進(jìn)一步，上述所述zr和b的質(zhì)量比為10:1-2。
進(jìn)一步，上述所述k的質(zhì)量百分含量為0.01。
進(jìn)一步，上述該鋁合金中各元素質(zhì)量百分含量如下：
進(jìn)一步，一種高性能低成本汽車防撞梁用鋁合金的制備工藝，具體包括如下步驟：
(1)將模具加熱到溫度為440-480℃，擠壓筒加熱到溫度為400-430℃，鋁合金鑄錠加熱到溫度為410-450℃；
(2)將加熱后的模具裝配到擠壓機(jī)上，并確定擠壓機(jī)中模具、擠壓桿和擠壓筒的中心在同一條直線上，將加熱后的鋁合金鑄錠放入加熱后的擠壓筒內(nèi)，以一定的擠壓速度進(jìn)行擠壓；
(3)對(duì)擠壓后的擠壓材進(jìn)行固溶處理，加熱至485-495℃進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為3-5h；
(4)將固溶處理后的鋁合金擠壓材在所述擠壓筒的出口先進(jìn)行局部在線水霧處理定形，再進(jìn)行整體在線水霧處理且鋁合金型材出淬火區(qū)時(shí)的溫度低于50℃；
(5)對(duì)降溫后的擠壓鋁合金制品進(jìn)行拉伸矯直，得到拉伸矯直后的型材；
(6)對(duì)拉伸處理后的鋁合金擠壓材進(jìn)行人工時(shí)效處理。
進(jìn)一步，上述所述步驟(2)中的擠壓速度為1-3m/min。
進(jìn)一步，上述所述步驟(5)中的拉伸率為1-3％。
進(jìn)一步，上述所述步驟(6)中人工時(shí)效的溫度為130-170℃，保溫時(shí)間為8-10h。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)mg和si元素對(duì)al-mg-si系合金的強(qiáng)度和腐蝕性能有重要影響。通過形成強(qiáng)化相mg2si，使合金強(qiáng)化。而且隨著mg2si含量增大，對(duì)合金強(qiáng)化效果增加。生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制其含量，在充分形成mg2si強(qiáng)化相后不應(yīng)該有過剩mg存在。si過剩有助于改善材料的綜合力學(xué)性能，降低淬火敏感性。但是，隨著si過剩量增大，合金的脆性增大。所以要合理控制si的過剩量。
(2)cu是鋁合金中重要的合金化元素，有一定的固溶強(qiáng)化作用。它通過改變析出序列而提高動(dòng)力學(xué)。在mg2si含量高的合金會(huì)發(fā)生時(shí)效滯后現(xiàn)象，即停放效應(yīng)，微量的cu能降低自然時(shí)效速度，從而減輕停放效應(yīng)的不良影響。
(3)微量mn在al-mg-si合金中主要以粒狀含mn的α-al(femn)si彌散相的形式存在，這些彌散相質(zhì)點(diǎn)可阻止合金在熱擠壓變形過程中的再結(jié)晶，并促進(jìn)時(shí)效強(qiáng)化相p'(mg2si)的析出。mn也可使非常有害的針狀alfesi相完全轉(zhuǎn)變?yōu)榱?，減輕雜質(zhì)元素fe的有害作用。
(4)cr在鋁合金中的固溶度很小，最大溶解度為2.8％(660℃)，室溫時(shí)基本上不溶解。主要以al7(crfe)、al12(crmn)等化合物存在，阻礙再結(jié)晶的形核和長大過程，對(duì)合金有一定的強(qiáng)化作用。
(5)ti的主要作用是細(xì)化鑄造組織，減小開裂傾向，提高合金性能，和b—起加入，效果更為顯著。
(6)na，k，ca的加入，這些元素的原子尺寸小，有利于原子在微觀形態(tài)上的堆積，能夠有效抑制金屬液體在冷卻過程中的晶化。
(7)zr在熔融狀態(tài)下與雜質(zhì)o原子的親和度高，易形成低密度的氧化物浮在金屬液表面，并于真空氣氛下分解，有利于各個(gè)原子在微觀形態(tài)上堆積。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1
一種高性能低成本汽車防撞梁用鋁合金，該鋁合金中各元素質(zhì)量百分含量如下：
一種高性能低成本汽車防撞梁用鋁合金的制備工藝，具體包括如下步驟：
(1)將模具加熱到溫度為440℃，擠壓筒加熱到溫度為400℃，鋁合金鑄錠加熱到溫度為430℃；
(2)將加熱后的模具裝配到擠壓機(jī)上，并確定擠壓機(jī)中模具、擠壓桿和擠壓筒的中心在同一條直線上，將加熱后的鋁合金鑄錠放入加熱后的擠壓筒內(nèi)，以3m/min擠壓速度進(jìn)行擠壓；
(3)對(duì)擠壓后的擠壓材進(jìn)行固溶處理，加熱至485℃進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為5h；
(4)將固溶處理后的鋁合金擠壓材在所述擠壓筒的出口先進(jìn)行局部在線水霧處理定形，再進(jìn)行整體在線水霧處理且鋁合金型材出淬火區(qū)時(shí)的溫度低于50℃；
(5)對(duì)降溫后的擠壓鋁合金制品進(jìn)行拉伸矯直，得到拉伸率為2％的拉伸矯直后的型材；
(6)對(duì)拉伸處理后的鋁合金擠壓材進(jìn)行人工時(shí)效處理，人工時(shí)效的溫度為130℃，保溫時(shí)間為10h。
實(shí)施例2-4，對(duì)比例1-4實(shí)施例基本相同，不同之處如表1，
表1：
采用上述實(shí)施例1-4制備的鋁合金型材，在t6熱處理狀態(tài)下，其抗拉強(qiáng)度相比較現(xiàn)有技術(shù)的310-320mpa提高至360-370mpa，t6狀態(tài)下的材料化學(xué)拋光時(shí)間由原先的80s縮短至20-30s，t6狀態(tài)的材料經(jīng)銀白氧化后氧化膜細(xì)膩，無偏色，結(jié)晶均勻。對(duì)比例1的鋁合金容易晶化，降低材料的韌性，對(duì)比例2的鋁合金容易非晶化，降低了其強(qiáng)度，對(duì)比例3不利于各個(gè)原子在微觀形態(tài)上堆積，導(dǎo)致結(jié)晶不均勻，偏色嚴(yán)重，對(duì)比例4容易晶化，降低材料的韌性。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。