阅读说明：本技术 一种轨道列车车体薄壁铝型材 (Rail train automobile body thin-wall aluminum profile ) 是由 唐开健 王超 李�亨 贡玉楼 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轨道列车车体薄壁铝型材,包括下述重量百分比的成分：Si 0.66-0.72％,Fe 0.18-0.24％,Mn 0.24-0.3％,Mg 0.42-0.46％,Cr 0.04-0.08％,Ti 0.04-0.08％,Cu 0.03-0.05％,La 0.14-0.2％,Sr 0.12-0.16％,Ce 0.05-0.08％,余量为Al。本发明的轨道列车车体薄壁铝型材具有优良的抗拉强度、疲劳强度、延伸率和抗腐蚀性,综合性能良好,能更好地满足轨道列车车体的使用要求,提高其运行寿命和安全性。(The invention discloses a thin-wall aluminum profile of a rail train body, which comprises the following components in percentage by weight: 0.66-0.72% of Si, 0.18-0.24% of Fe, 0.24-0.3% of Mn, 0.42-0.46% of Mg, 0.04-0.08% of Cr, 0.04-0.08% of Ti, 0.03-0.05% of Cu, 0.14-0.2% of La, 0.12-0.16% of Sr, 0.05-0.08% of Ce and the balance of Al. The thin-wall aluminum profile for the rail train body has the advantages of excellent tensile strength, fatigue strength, elongation and corrosion resistance, good comprehensive performance, capability of better meeting the use requirement of the rail train body and prolonging the service life and safety of the rail train body.)

一种轨道列车车体薄壁铝型材

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种轨道列车车体薄壁铝型材。

背景技术

铝合金具有比重小、比强度大、加工性能好等优点，在各个领域得到广泛的应用。随着轨道列车车体加工技术的发展以及车辆轻量化的趋势，铝型材逐步应用于轨道列车车体的结构材料中。轨道列车车体一般为薄壁空心型材，具有大型、大断面、形状复杂等特点，而且轨道列车车体接触的外部环境复杂多变，有一定几率发生腐蚀或者应力断裂现象，因此对车体材料的抗拉强度、疲劳强度、延伸率、抗腐蚀性等性能均提出了较高的要求。目前应用于轨道列车车体空心型材的材质多为6005A铝合金，其焊接性能良好，但是力学性能一般。为了满足轨道列车车体的使用要求，提高其运行寿命和安全性，需要全面提高铝型材的整体性能。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种轨道列车车体薄壁铝型材，具有优良的抗拉强度、疲劳强度、延伸率和抗腐蚀性，整体性能好。

本发明提出的一种轨道列车车体薄壁铝型材，包括下述重量百分比的成分：

Si 0.66-0.72％，Fe 0.18-0.24％，Mn 0.24-0.3％，Mg 0.42-0.46％，Cr 0.04-0.08％，Ti 0.04-0.08％，Cu 0.03-0.05％，La 0.14-0.2％，Sr 0.12-0.16％，Ce 0.05-0.08％，余量为Al。

优选地，所述铝型材的成分中，Sr+La+Ce≥0.35％。

优选地，所述的轨道列车车体薄壁铝型材制备方法如下：

S1、均匀化退火：先将按成分熔铸得到的铝合金铸锭在535-585℃进行阶段性均匀化退火处理，然后风冷冷却至常温；

S2、热挤压：将步骤S1冷却后的铸锭在挤压机上进行热挤压，挤压温度为500-515℃，然后水冷淬火至常温；

S3、固溶处理：将步骤S2得到的型材坯体在540-570℃固溶处理1-1.5h，然后水冷淬火至常温；

S4、人工时效：将步骤S3冷却后得到的型材坯体在165-180℃进行人工时效7-9h，风冷冷却至常温，即得。

优选地，所述步骤S1中，阶段性均匀化退火的具体步骤包括：先在535-550℃保温2-4h，然后升温至560-575℃保温3-5h，最后在580-585℃保温5-8min。

优选地，所述步骤S2中，热挤压的具体条件为：挤压比41.5-45.5，挤压速度1-2.5m/min。

优选地，所述步骤S2中，水冷淬火的具体步骤包括：先以8-10℃/s的冷却速度冷却至280-310℃，然后以4-5℃/s的冷却速度冷却至150-180℃，最后以2-2.5℃/s的冷却速度冷却至常温。

优选地，所述步骤S3中，水冷淬火的冷却速度为20-30℃/s。

优选地，所述步骤S4中，风冷冷却的冷却速度为3-5℃/s。

本发明的有益效果如下：

本发明的原料成分中，Mg与Si形成主要强化相Mg₂Si；Cr能调节强化相Mg₂Si在晶界的析出，Mn能细化再结晶晶粒，促进Mg₂Si相的均匀分布；Cu能产生固溶强化作用，提高型材的强度，但是会降低耐蚀性；La能在基体中形成Al₁₁La₃等稀土化合物耐腐蚀相，提高型材的耐腐蚀性能，弥补Cu对耐蚀性的不利影响，而且可以对合金中的Al₈SiFe₂等化合物相和主要强化相Mg₂Si相起到细化作用，进一步改善型材的强度、塑性和耐蚀性，但是，随着La含量的增加，含La结晶相大量聚集，形成粗大的块状相，对合金的性能不利，因此单一La的效果有限；通过合适含量的La、Sr、Ce配合，既能避免形成粗大稀土化合物相，对合金性能产生不利影响，又能更好地促进Mg₂Si相的细化，使粗大树枝状的Mg₂Si相转变为细小、弥散、均匀分布的颗粒状，改善合金的强度、塑性和耐蚀性。制备方法中，通过选择合适的阶段性均匀化退火工艺，既能使原子在固相中的扩散更为充分，提高基体成分均匀化程度，减少晶内偏析和脆性相，并且增加弥散相粒子的数量，减少弥散相粒子的尺寸，从而提高型材的强韧性和耐腐蚀性，又能避免退火温度过高导致的过烧；通过选择合适的挤压条件，以及挤压后的淬火工艺，特别是挤压后控制不同的冷却速度，进行分阶段水冷淬火，既有利于提高合金元素的固溶程度，促进弥散相的细化，从而改善型材的强度和塑性，又能避免冷却速度过快导致的合金组织不均匀以及型材扭拧变形；通过选择合适的固溶处理和人工时效后的冷却方式和冷却速度，既能进一步缓解强化相的粗化，又能减少型材中的残余应力，从而提高型材的力学性能以及使用耐久性。基于上述原料成分以及制备工艺，本发明的轨道列车车体薄壁铝型材具有优良的抗拉强度、疲劳强度、延伸率和抗腐蚀性，综合性能良好，能更好地满足轨道列车车体的使用要求，提高其运行寿命和安全性。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种轨道列车车体薄壁铝型材，包括下述重量百分比的成分：

Si 0.66％，Fe 0.18％，Mn 0.24％，Mg 0.42％，Cr 0.04％，Ti 0.04％，Cu0.03％，La 0.14％，Sr 0.16％，Ce 0.05％，余量为Al。

优选地，所述的轨道列车车体薄壁铝型材制备方法如下：

S1、均匀化退火：先将按成分熔铸得到的铝合金铸锭先在535℃保温2h，然后升温至560℃保温3h，最后在580℃保温5min，然后风冷冷却至常温；

S2、热挤压：将步骤S1冷却后的铸锭在挤压机上进行热挤压，挤压温度为500℃，挤压比41.5，挤压速度1m/min，然后水冷淬火，先以8℃/s的冷却速度冷却至280℃，然后以4℃/s的冷却速度冷却至150℃，最后以2℃/s的冷却速度冷却至常温；

S3、固溶处理：将步骤S2得到的型材坯体在540℃固溶处理1h，然后水冷淬火至常温，冷却速度为20℃/s；

S4、人工时效：将步骤S3冷却后得到的型材坯体在165℃进行人工时效7h，风冷冷却至常温，冷却速度为3℃/s，即得。

实施例2

一种轨道列车车体薄壁铝型材，包括下述重量百分比的成分：

Si 0.7％，Fe 0.22％，Mn 0.26％，Mg 0.45％，Cr 0.05％，Ti 0.06％，Cu0.035％，La 0.18％，Sr 0.14％，Ce 0.06％，余量为Al。

优选地，所述的轨道列车车体薄壁铝型材制备方法如下：

S1、均匀化退火：先将按成分熔铸得到的铝合金铸锭先在540℃保温3h，然后升温至570℃保温4h，最后在583℃保温6min，然后风冷冷却至常温；

S2、热挤压：将步骤S1冷却后的铸锭在挤压机上进行热挤压，挤压温度为510℃，挤压比43.5，挤压速度1.5m/min，然后水冷淬火，先以10℃/s的冷却速度冷却至300℃，然后以4.5℃/s的冷却速度冷却至180℃，最后以2.5℃/s的冷却速度冷却至常温；

S3、固溶处理：将步骤S2得到的型材坯体在565℃固溶处理1.2h，然后水冷淬火至常温，冷却速度为25℃/s；

S4、人工时效：将步骤S3冷却后得到的型材坯体在175℃进行人工时效8h，风冷冷却至常温，冷却速度为4℃/s，即得。

实施例3

一种轨道列车车体薄壁铝型材，包括下述重量百分比的成分：

Si 0.72％，Fe 0.24％，Mn 0.3％，Mg 0.46％，Cr 0.08％，Ti 0.08％，Cu 0.05％，La 0.2％，Sr 0.12％，Ce 0.05％，余量为Al。

优选地，所述的轨道列车车体薄壁铝型材制备方法如下：

S1、均匀化退火：先将按成分熔铸得到的铝合金铸锭先在550℃保温4h，然后升温至575℃保温5h，最后在585℃保温8min，然后风冷冷却至常温；

S2、热挤压：将步骤S1冷却后的铸锭在挤压机上进行热挤压，挤压温度为515℃，挤压比45.5，挤压速度2.5m/min，然后水冷淬火，先以10℃/s的冷却速度冷却至310℃，然后以5℃/s的冷却速度冷却至180℃，最后以2.5℃/s的冷却速度冷却至常温；

S3、固溶处理：将步骤S2得到的型材坯体在570℃固溶处理1.5h，然后水冷淬火至常温，冷却速度为30℃/s；

S4、人工时效：将步骤S3冷却后得到的型材坯体在180℃进行人工时效9h，风冷冷却至常温，冷却速度为5℃/s，即得。

将实施例1-3得到的铝型材与现有6005A铝合金型材进行性能测试，其中现有6005A铝合金型材的具体成分如下：Si 0.66％，Fe 0.18％，Mn 0.24％，Mg 0.42％，Cr0.04％，Ti 0.04％，Cu 0.03％，Zn 0.01％，余量为Al。其中，力学性能按照GB228-2010标准进行测试；耐腐蚀性能测试按照GB-T 10125中的乙酸盐雾(CASS)试验方法进行，120h后测定各试样失重率。测试结果如下表所示：

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3	现有铝型材
					抗拉强度(MPa)	318	326	301	278
屈服强度(MPa)	290	301	274	249
					延伸率(％)	15	14.5	16	13
腐蚀失重率(g/m<sup>2</sup>)	8.7	6.9	7.2	18.6

由此可见，本发明的铝型材与现有技术相比，全面提升了抗拉强度、疲劳强度、延伸率和抗腐蚀性，综合性能良好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。