一种成分优化的2D12挤压铝合金及其制备方法
阅读：181发布：2023-02-06
专利汇可以提供一种成分优化的2D12挤压铝合金及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种成分优化的2D12 挤压 铝 合金 ，成分为：≤0.15wt％的Si；≤0.25wt％的Fe；4.3～4.9wt％的Cu；0.65～0.9wt％的Mn；1.3～1.8wt％的Mg；≤0.1wt％的Zn；≤0.1wt％的Ti；≤0.05wt％的Ni；余量为Al。 现有技术 提供的2D12挤压 铝合金 性能较差，本发明通过对2D12挤压铝合金Mn含量进行调整，并控制Mn元素含量在2D12铝合金的标准范围内，同时对其他 合金元素 进行含量优化，极大的提高了2D12挤压铝合金的 力 学性能，同时保证铝合金的成分满足2D12标准要求。本发明还提供了一种上述技术方案所述的成分优化的2D12挤压铝合金的制备方法。，下面是一种成分优化的2D12挤压铝合金及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种成分优化的2D12挤压铝合金，成分为：
≤0.15wt％的Si；
≤0.25wt％的Fe；
4.3～4.9wt％的Cu；
0.65～0.9wt％的Mn；
1.3～1.8wt％的Mg；
≤0.1wt％的Zn；
≤0.1wt％的Ti；
≤0.05wt％的Ni；
余量为Al。
2.根据权利要求1所述的成分优化的2D12挤压铝合金，其特征在于，所述Si的质量含量为0.03～0.1％；
所述Fe的质量含量为0.03～0.2％。
3.根据权利要求1所述的成分优化的2D12挤压铝合金，其特征在于，所述Cu的质量含量为4.4～4.7％。
4.根据权利要求1所述的成分优化的2D12挤压铝合金，其特征在于，所述Mn的质量含量为0.7～0.8％。
5.一种权利要求1所述的成分优化的2D12挤压铝合金的制备方法，包括：
将合金铸锭依次进行加热、挤压、淬火和拉伸矫直，得到成分优化的2D12挤压铝合金；
所述合金铸锭的成分为：
≤0.15wt％的Si；
≤0.25wt％的Fe；
4.3～4.9wt％的Cu；
0.65～0.9wt％的Mn；
1.3～1.8wt％的Mg；
≤0.1wt％的Zn；
≤0.1wt％的Ti；
≤0.05wt％的Ni；
余量为Al。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为420～460℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述挤压过程中的筒温为420～450℃；
所述挤压过程中的模具温度为400～450℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述挤压过程中的挤压速度为0.2～1.2m/min；
所述挤压过程中的挤压系数为30～35或48～52。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述淬火的温度为485℃；
所述淬火时的冷却水温度为10～40℃；
所述淬火转移的时间≤15秒。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述淬火过程中的保温时间为15～
120min。
一种成分优化的2D12挤压铝合金及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 2D12铝合金是Al-Cu-Mg系合金，为中强度铝合金，相当于美国的2124铝合金，在飞机上大量应用。2D12铝合金的标准成分为：≤0.20wt％的Si；≤0.30wt％的Fe；3.8～4.9wt％的Cu；0.3～0.9wt％的Mn；1.2～1.8wt％的Mg；≤0.1wt％的Zn；≤0.1wt％的Ti；≤
0.05wt％的Ni；单杂含量≤0.05wt％，总杂含量≤0.10wt％；余量为Al。现有技术中的2D12铝合金的挤压制品其力学性能经常出现不合格的现象，抗拉强度、屈服强度均偏低，难以满足实际使用要求。
0.05wt％的Ni；单杂含量≤0.05wt％，总杂含量≤0.10wt％；余量为Al。现有技术中的2D12铝合金的挤压制品其力学性能经常出现不合格的现象，抗拉强度、屈服强度均偏低，难以满足实际使用要求。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成分优化的2D12挤压铝合金及其制备方法，本发明提供的成分优化的2D12挤压铝合金的具有良好的力学性能。
[0004] 本发明提供了一种成分优化的2D12挤压铝合金，成分为：
[0005] ≤0.15wt％的Si；
[0006] ≤0.25wt％的Fe；
[0007] 4.3～4.9wt％的Cu；
[0008] 0.65～0.9wt％的Mn；
[0009] 1.3～1.8wt％的Mg；
[0010] ≤0.1wt％的Zn；
[0011] ≤0.1wt％的Ti；
[0012] ≤0.05wt％的Ni；
[0013] 余量为Al。
[0014] 在本发明中，所述Si的质量含量优选为0.01～0.12％，更优选为0.01～0.1％，最优选为0.01～0.08％。
[0015] 在本发明中，所述Fe的质量含量优选为0.01～0.22％，更优选为0.01～0.2％，更优选为0.01～0.18％，更优选为0.01～0.15％，最优选为0.01～0.10％。
[0016] 在本发明中，所述Cu的质量含量优选为4.4～4.7％，更优选为4.5～4.6％。
[0017] 在本发明中，所述Mn的质量含量优选为0.7～0.8％，更优选为0.72～0.78％，最优选为0.74～0.76％。
[0018] 在本发明中，所述Mg的质量含量优选为1.4～1.7％，更优选为1.5～1.6％。
[0019] 在本发明中，所述Zn的质量含量优选为0.01～0.09％，更优选为0.02～0.08％，更优选为0.03～0.06％，最优选为0.04～0.05％。
[0020] 在本发明中，所述Ti的质量含量优选为0.01～0.09％，更优选为0.02～0.08％，更优选为0.03～0.06％，最优选为0.04～0.05％。
[0021] 在本发明中，所述Ni的质量含量优选为0.01～0.04％，更优选为0.02～0.03％。
[0022] 在本发明中，所述成分优化的2D12挤压铝合金中的单杂质质量含量优选≤0.05％，更优选≤0.04％，最优选≤0.03％。
[0023] 在本发明中，所述成分优化的2D12挤压铝合金中总杂质合计质量含量优选≤0.1％，更优选≤0.08％，最优选≤0.06％。
[0024] 现有技术的2D12挤压铝合金性能较差，经过发明人的大量研究，发现Mn含量对2D12挤压铝合金的性能影响极大，本发明通过对2D12挤压铝合金Mn含量进行调整，同时控制Mn元素含量在2D12铝合金的标准范围内，极大的提高了2D12挤压铝合金的力学性能，同时保证了挤压铝合金的成分满足2D12标准要求。而且，本发明在调整Mn含量的同时还降低了Si含量和Fe含量，并优化了Cu含量，本发明对2D12铝合金中各种合金元素的含量进行优化，在各种合金元素成分含量的综合作用下，使本发明提供的2D12挤压铝合金的力学性能高、性能稳定，而且性能富余量充足。
[0025] 本发明提供了一种上述技术方案所述的成分优化的2D12挤压铝合金的制备方法，包括：
[0026] 将合金铸锭依次进行加热、挤压、淬火和拉伸矫直，得到成分优化的2D12挤压铝合金。
[0027] 在本发明中，所述合金铸锭的成分与上述技术方案所述成分优化的2D12挤压铝合金的成分一致，在此不再赘述。
[0028] 本发明对所述合金铸锭的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铝合金铸锭的制备方法进行配料、熔炼和浇铸制备得到即可。
[0030] 在本发明中，所述挤压过程中的筒温优选为420～450℃，更优选为425～440℃，最优选为430～435℃。
[0031] 在本发明中，所述挤压过程中的模具温度优选为400～450℃，更优选为425～450℃，最优选为435～450℃。
[0032] 在本发明中，所述挤压过程中的挤压速度优选为0.2～1.2m/min，更优选为0.3～1.0m/min，最优选为0.4～0.6m/min。
[0033] 在本发明中，所述挤压过程中的挤压系数优选为30～35，更优选为31～34，最优选为32～33。在本发明中，所述挤压过程中的挤压系数优选为48～52，更优选为49～51，最优选为50。
[0034] 在本发明中，所述淬火的温度优选为488～498℃，更优选为492～498℃，最优选为494～496℃。
[0035] 在本发明中，所述淬火过程中的保温时间优选为15～120min，更优选为20～90min，更优选为30～70min，最优选为40～50min。本发明优选根据挤压制品型材的最大壁厚或直径选择合适的保温时间。在本发明中，所述淬火过程中型材厚度小于1.2mm时，保温时间优选为10～20min，更优选为12～18min，最优选为14～16min；型材厚度为3.1～5.0mm时，保温时间优选为25～35min，更优选为28～32min，最优选为30min；型材厚度为11～20mm时，保温时间优选为45～55min，更优选为48～52min，最优选为50min；型材厚度为31～50mm时，保温时间优选为85～95min，更优选为88～92min，最优选为90min；型材厚度为1.3～
3.0mm时，保温时间优选为15～25min，更优选为18～22min，最优选为20min；型材厚度为5.1～10mm时，保温时间优选为35～45min，更优选为38～42min，最优选为40min；型材厚度为21～30mm时，保温时间优选为65～75min，更优选为68～72min，最优选为70min；型材厚度为51～75mm时，保温时间优选为115～125min，更优选为118～122min，最优选为120min。
3.0mm时，保温时间优选为15～25min，更优选为18～22min，最优选为20min；型材厚度为5.1～10mm时，保温时间优选为35～45min，更优选为38～42min，最优选为40min；型材厚度为21～30mm时，保温时间优选为65～75min，更优选为68～72min，最优选为70min；型材厚度为51～75mm时，保温时间优选为115～125min，更优选为118～122min，最优选为120min。
[0037] 在本发明中，所述淬火过程中的淬火转移时间优选≤15秒，更优选为5～12秒，最优选为8～10秒；所述淬火转移时间指的是从打开淬火炉门到铝合金完全没入水中的时间。
[0038] 在本发明中，所述拉伸矫直过程中的拉伸率优选为1.5～3％，更优选为2～2.5％，最优选为2.2～2.3％。
[0039] 在本发明中，所述拉伸矫直之后优选还包括：
[0040] 将拉伸矫直后的产品进行取样。
[0041] 本发明对所述取样的方法没有特殊的限制，本领域技术人员根据实际生产情况采用适宜的取样方法进行取样即可。
[0042] 在本发明中，所述取样后优选还包括：
[0043] 将取样后的产品进行切头尾。
[0044] 在本发明中，所述切头尾过程中切除挤压头端的长度优选为300～500mm，更优选为350～450mm，最优选为380～420mm；切除挤压尾端的长度优选为500～1000mm，更优选为600～900mm，最优选为700～800mm。
[0045] 在本发明中，所述切头尾后优选还包括：
[0046] 将切头尾后的产品进行精矫。
[0047] 在本发明中，所述精矫为矫直挤压后的产品的形位偏差，如弯曲度、扭拧度、平面间隙等。本发明对所述精矫的方法没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际生产情况采用本领域熟知的方法进行精矫，如压力矫直、扭拧矫直或多辊矫直等。
[0048] 在本发明中，所述精矫完成后优选还包括：
[0049] 将精矫后的产品进行切成品、成品检验、喷码和包装入库。本发明对所述切成品、成品检验、喷码和包装入库的具体方法没有特定限制，本领域技术人员可根据具体的实际生产情况进行上述操作。
[0050] 现有技术中的2D12挤压铝合金制品性能经常出现性能不合格的现象，本发明通过大量的研究，发现经过调整淬火制度、延长保温时间、改变挤压温度、挤压系数以及延长停放时间等方式均不能使2D12挤压铝合金制品性能提高或达到合格，2D12挤压铝合金无法从生产工艺上解决其性能达不到要求的技术难题。本发明从化学成分上寻求突破，考虑到2D12铝合金的纯度较高，杂质含量较少，不易形成强化相，因此改变铸锭的化学成分，通过对2D12挤压铝合金的化学成分进行调整，有效提供了这种铝合金的力学性能，满足了生产需要。
具体实施方式
[0051] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
[0052] 实施例1
[0053] 按照下述方法制备得到成分优化的2D12挤压铝合金：
[0054] 将合金铸锭依次进行加热、挤压、淬火、拉伸矫直、取样、切头尾、精矫、切成品、成品检验、喷码和包装入库，得到2D12挤压铝合金；
[0055] 所述合金铸锭的成分为：
[0056] 0.05wt％的Si；0.1wt％的Fe；4.5wt％的Cu；0.75wt％的Mn；1.5wt％的Mg；0.05wt％的Zn；0.05wt％的Ti；0.03wt％的Ni；单杂≤0.05wt％，总杂≤0.1wt％，余量为Al。
[0057] 所述加热的温度为440℃。
[0058] 所述挤压过程中的具体工艺参数为：
[0059] 筒温为430℃，模具温度为435℃，挤压速度为0.7m/min，挤压系数为32.96。
[0060] 所述淬火过程中的具体工艺参数为：
[0061] 淬火温度为495℃，保温时间为70min(型材厚度为20～30mm)，冷却水温度为25℃，淬火转移时间为10秒。
[0062] 所述拉伸矫直过程中的拉伸率为2.5％。
[0063] 参照ASTM B557M-15试验方法，对本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的屈服强度为350MPa。
[0064] 参照ASTM B557M-15试验方法，对本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的抗拉强度为533MPa。
[0065] 参照ASTM B557M-15试验方法，对本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明实施例1制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的延伸率为19％。
[0066] 实施例2
[0067] 按照下述方法制备得到成分优化的2D12挤压铝合金：
[0068] 将合金铸锭依次进行加热、挤压、淬火、拉伸矫直、取样、切头尾、精矫、切成品、成品检验、喷码和包装入库，得到成分优化的2D12挤压铝合金；
[0069] 所述合金铸锭的成分为：
[0070] 0.15wt％的Si；0.25wt％的Fe；4.9wt％的Cu；0.9wt％的Mn；1.8wt％的Mg；0.1wt％的Zn；0.1wt％的Ti；0.05wt％的Ni；单杂≤0.05wt％，总杂≤0.1wt％，余量为Al。
[0071] 所述加热的温度为460℃。
[0072] 所述挤压过程中的具体工艺参数为：
[0073] 筒温为450℃，模具温度为450℃，挤压速度为1.2m/min，挤压系数为32.96。
[0074] 所述淬火过程中的具体工艺参数为：
[0075] 淬火温度为495℃，保温时间为120min(型材厚度51～75mm)，冷却水温度为40℃，淬火转移时间为15秒。
[0076] 所述拉伸矫直过程中的拉伸率为3％。
[0077] 按照实施例1的方法，对本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的屈服强度为336MPa。
[0078] 按照实施例1的方法，对本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的抗拉强度为515MPa。
[0079] 按照实施例1的方法，对本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明实施例2制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的延伸率为19％。
[0080] 实施例3
[0081] 按照下述方法制备得到成分优化的2D12挤压铝合金：
[0082] 将合金铸锭依次进行加热、挤压、淬火、拉伸矫直、取样、切头尾、精矫、切成品、成品检验、喷码和包装入库，得到成分优化的2D12挤压铝合金；
[0083] 所述合金铸锭的成分为：
[0084] 0.1wt％的Si；0.2wt％的Fe；4.3wt％的Cu；0.65wt％的Mn；1.3wt％的Mg；0.03wt％的Zn；0.03wt％的Ti；0.01wt％的Ni；单杂≤0.05wt％，总杂≤0.1wt％，余量为Al。
[0085] 所述加热的温度为420℃。
[0086] 所述挤压过程中的具体工艺参数为：
[0087] 筒温为420℃，模具温度为400℃，挤压速度为0.2m/min，挤压系数为32.96。
[0088] 所述淬火过程中的具体工艺参数为：
[0089] 淬火温度为495℃，保温时间为15min(型材厚度为1.2mm)，冷却水温度为10℃，淬火转移时间为5秒。
[0090] 所述拉伸矫直过程中的拉伸率为1.5％。
[0091] 按照实施例1的方法，对本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的屈服强度为329MPa。
[0092] 按照实施例1的方法，对本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的抗拉强度为492MPa。
[0093] 按照实施例1的方法，对本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明实施例3制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的延伸率为17.5％。
[0094] 实施例4
[0095] 按照实施例1所述的方法制备得到成分优化的2D12挤压铝合金，与实施例1的区别在于，挤压过程中的挤压系数为49.44。
[0096] 按照实施例1的方法，对本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的屈服强度为345MPa。
[0097] 按照实施例1的方法，对本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的抗拉强度为527MPa。
[0098] 按照实施例1的方法，对本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明实施例4制备得到的成分优化的2D12挤压铝合金的延伸率为18.5％。
[0099] 从实施例1和实施例4可以看出，2D12挤压铝合金的力学性能受到制备过程中的挤压系数的影响不大。
[0100] 比较例1
[0101] 按照实施例1所述的方法制备得到2D12挤压铝合金，与实施例1的区别在于，所述合金铸锭的成分为：
[0102] 0.05wt％的Si；0.1wt％的Fe；4.5wt％的Cu；0.3wt％的Mn；1.5wt％的Mg；0.05wt％的Zn；0.05wt％的Ti；0.03wt％的Ni；单杂≤0.05wt％，总杂≤0.1wt％，余量为Al。
[0103] 按照实施例1的方法，对本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金的屈服强度为315MPa。
[0104] 按照实施例1的方法，对本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金的抗拉强度为410MPa。
[0105] 按照实施例1的方法，对本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明比较例1制备得到的2D12挤压铝合金的延伸率为22％。
[0106] 比较例2
[0107] 按照实施例1所述的方法制备得到2D12挤压铝合金，与实施例1的区别在于，所述合金铸锭的成分为：
[0108] 0.05wt％的Si；0.1wt％的Fe；3.8wt％的Cu；0.75wt％的Mn；1.5wt％的Mg；0.05wt％的Zn；0.05wt％的Ti；0.03wt％的Ni；单杂≤0.05wt％，总杂≤0.1wt％，余量为Al。
[0109] 按照实施例1的方法，对本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金进行屈服强度检测，检测结果为，本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金的屈服强度为321MPa。
[0110] 按照实施例1的方法，对本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金进行抗拉强度检测，检测结果为，本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金的抗拉强度为397MPa。
[0111] 按照实施例1的方法，对本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金进行延伸率检测，检测结果为，本发明比较例2制备得到的2D12挤压铝合金的延伸率为19.5％。
[0112] 由以上实施例可知，本发明提供了一种成分优化的2D12挤压铝合金，成分为：≤0.15wt％的Si；≤0.25wt％的Fe；4.3～4.9wt％的Cu；0.65～0.9wt％的Mn；1.3～1.8wt％的Mg；≤0.1wt％的Zn；≤0.1wt％的Ti；≤0.05wt％的Ni；余量为Al。现有技术提供的2D12挤压铝合金性能较差，本发明通过对2D12挤压铝合金Mn含量进行调整，并控制Mn元素含量在
2D12铝合金的标准范围内，同时对其他合金元素进行含量优化，极大的提高了2D12挤压铝合金的力学性能，同时保证铝合金的成分满足2D12标准要求。
2D12铝合金的标准范围内，同时对其他合金元素进行含量优化，极大的提高了2D12挤压铝合金的力学性能，同时保证铝合金的成分满足2D12标准要求。
[0113] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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