阅读说明：本技术 3xxx系铝合金及其制备方法 (3XXX series aluminum alloy and preparation method thereof ) 是由 浦俭英 李其荣 吴桂兰 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种3XXX系铝合金及其制备方法,该3XXX系铝合金包括以下质量百分比的成分：0.7％-0.8％的硅；0.7％-0.8％的铜；0.2％-0.35％的铁；1.5％-1.6％的锰；小于或等于0.02％的镁；0.16％-0.25％的钛；0.01％-0.05％的钒；以及其余为铝。该制备方法包括以下步骤：按照上述3XXX系铝合金称取原料；将原料加入熔炼炉中熔炼为铝液,铝液经过精炼后,送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤；通过热顶水平铸造工序,对铝液进行浇铸,浇铸成铸锭；以及对铸锭进行均匀化处理。本发明的3XXX系铝合金及其制备方法所制备的铝合金在高温焊接后,硬度可以达到60HB以上,是在同等条件下其它3系铝合金高温焊接后硬度的2倍以上。(The invention relates to a 3XXX series aluminum alloy and a preparation method thereof, wherein the 3XXX series aluminum alloy comprises the following components in percentage by mass: 0.7% -0.8% silicon; 0.7% -0.8% of copper; 0.2% -0.35% iron; 1.5% -1.6% manganese; less than or equal to 0.02% magnesium; 0.16% -0.25% titanium; 0.01-0.05% vanadium; and the balance aluminum. The preparation method comprises the following steps: weighing the raw materials according to the 3XXX series aluminum alloy; adding the raw materials into a smelting furnace to be smelted into molten aluminum, refining the molten aluminum, and then sending the refined molten aluminum into a standing furnace to perform standing, online degassing and bipolar filtration; casting the molten aluminum through a hot-top horizontal casting process to form a cast ingot; and homogenizing the cast ingot. After the 3XXX series aluminum alloy and the aluminum alloy prepared by the preparation method of the invention are welded at high temperature, the hardness can reach more than 60HB, which is more than 2 times of the hardness of other 3 series aluminum alloys welded at high temperature under the same condition.)

3XXX系铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金，特别是涉及一种3XXX系铝合金及其制备方法。

背景技术

铝的密度约为钢的1/3，有着耐腐蚀性强、热稳定性好、可塑性好等优点，加上应用技术成熟，既是是汽车工业的理想金属材料，也是应用最广泛的轻量化材料。

同时，随着工业经济的快速发展，铝合金焊接件的需求也逐渐增多，3XXX系铝合金为公认的比较软的铝合金。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术制备的3XXX系铝合金硬度不高，因此，急需一种3XXX系铝合金及其制备方法，以制备出硬度较高的铝合金。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种3XXX系铝合金及其制备方法。具体的技术方案如下：

第一方面，提供一种3XXX系铝合金，其中3XXX系铝合金包括以下质量百分比的成分：

0.7％-0.8％的硅；

0.7％-0.8％的铜；

0.2％-0.35％的铁；

1.5％-1.6％的锰；

小于或等于0.02％的镁；

0.16％-0.25％的钛；

0.01％-0.05％的钒；以及

其余为铝。

在第一方面的第一种可能实现方式中，3XXX系铝合金包括以下质量百分比的成分：

0.727％的硅；

0.744％的铜；

0.297％的铁；

1.54％的锰；

0.0022％的镁；

0.192％的钛；

0.022％的钒；以及

其余为铝。

在第一方面的第二种可能实现方式中，3XXX系铝合金包括以下质量百分比的成分：

0.76％的硅；

0.754％的铜；

0.329％的铁；

1.58％的锰；

0.006％的镁；

0.221％的钛；

0.032％的钒；以及

其余为铝。

第二方面，提供一种3XXX系铝合金的制备方法，其中包括以下步骤：

按照上述第一方面中任一项的3XXX系铝合金称取原料；

将原料加入熔炼炉中熔炼为铝液，铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤；

通过热顶水平铸造工序，对铝液进行浇铸，浇铸成铸锭；以及

对铸锭进行均匀化处理。

在第二方面的第一种可能实现方式中，熔炼炉的熔炼温度为710-770摄氏度。

在第二方面的第二种可能实现方式中，铝液的精炼温度为710-740摄氏度，精炼时间为20-40分钟。

在第二方面的第三种可能实现方式中，铝液在静置炉中的静置时间为15-35分钟。

在第二方面的第四种可能实现方式中，铝液的铸造速度为120-140毫米/分钟，冷却水流量为6200-6800升/分钟。

在第二方面的第五种可能实现方式中，铸锭在均匀化处理时的加热温度为590-610摄氏度，保温时间为6小时。

在第二方面的第六种可能实现方式中，铝液进行浇铸之前还包括以下步骤：对铸造过程中所用的设备进行预热，及对铸造过程中所使用的流槽、除气箱、过滤箱、模盘进行充分烘烤。

本发明与现有技术相比具有的优点有：

本发明的3XXX系铝合金及其制备方法所制备的铝合金在高温焊接后，硬度可以达到60HB以上，是在同等条件下其它3系铝合金高温焊接后硬度的2倍以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一、二、三实施例的3XXX系铝合金的制备方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一实施例中，按3XXX系铝合金质量百分比的成分称取原料，该原料的成分为0.7％-0.8％的硅(Si)、0.7％-0.8％的铜(Cu)、0.2％-0.35％的铁(Fe)、1.5％-1.6％的锰(Mn)、小于或等于0.02％的镁(Mg)、0.16％-0.25％的钛(Ti)、0.01％-0.05％的钒(V)，其余为铝(Al)。

请参考图1，其示出了本发明一实施例的3XXX系铝合金的制备方法1的步骤流程示意图。按照上述称取的原料制备3XXX系铝合金，3XXX系铝合金的制备方法1包括以下步骤101-103，其中：

步骤101，熔炼。将原料加入熔炼炉中熔炼为铝液，铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

具体的，将原料加入熔炼炉中，设置熔炼炉的熔炼温度，熔炼温度优选为710-770℃，例如为710℃、730℃、750℃或770℃，但并不以此为限。在该温度下，将原料熔炼至全部熔化，形成铝液。铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

在一优选实施例中，在精炼铝液时，精炼温度优选为710-740摄氏度，例如为710℃、720℃、730℃或740℃，但并不以此为限，精炼时间优选为20-40min，例如为20min、30min或40min，但并不以此为限。

在另一优选实施例中，在静置铝液时，铝液在静置炉中的静置时间优选为15-35min，例如为15min、25min或35min，但并不以此为限。

在本实施例中对于熔炼炉及静置炉的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可。

步骤102，浇铸。通过热顶水平铸造工序，对铝液进行浇铸，浇铸成铸锭。

具体的，通过热顶水平铸造工序，将铝液浇铸到模具内，待其冷却固化后，形成铸锭。在浇铸铝液时，铝液的铸造速度优选为120-140mm/min，例如为120mm/min、130mm/min或140mm/min，但并不以此为限。冷却水流量优选为6200-6800L/min，例如为6200L/min、6400L/min、6600L/min或6800L/min，但并不以此为限。

具体的，在铝液进行浇铸之前，对铸造过程中所用的设备进行预热，及对铸造过程中所使用的流槽、除气箱、过滤箱、模盘进行充分烘烤，以减少温度损失，优化铸造条件，从而可以提高3XXX铝合金的高温焊接后的硬度。

步骤103，均匀化处理。对铸锭进行均匀化处理。

具体的，对铸锭进行均匀化处理，以提高铸锭的冶金质量及挤压性能。在均匀化处理时，加热温度优选为590-610℃，例如为590℃、600℃或610℃，但并不以此为限。保温时间为6小时。

本发明的二实施例中，按3XXX系铝合金质量百分比的成分称取原料，该原料的成分为0.727％的硅(Si)、0.744％的铜(Cu)、0.297％的铁(Fe)、1.54％的锰(Mn)、0.0022％的镁(Mg)、0.192％的钛(Ti)、0.022％的钒(V)，其余为铝(Al)。

请参考图1，其示出了本发明二实施例的3XXX系铝合金的制备方法1的步骤流程示意图。按照上述称取的原料制备3XXX系铝合金，3XXX系铝合金的制备方法1包括以下步骤101-103，其中：

步骤101，熔炼。将原料加入熔炼炉中熔炼为铝液，铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

具体的，将原料加入熔炼炉中，设置熔炼炉的熔炼温度为760±5℃，在该温度下，将原料熔炼至全部熔化，形成铝液。铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

在一优选实施例中，在精炼铝液时，精炼温度优选为710-740摄氏度，例如为710℃、720℃、730℃或740℃，但并不以此为限，精炼时间优选为20-40min，例如为20min、30min或40min，但并不以此为限。

在另一优选实施例中，在静置铝液时，铝液在静置炉中的静置时间优选为15-35min，例如为15min、25min或35min，但并不以此为限。

在本实施例中对于熔炼炉及静置炉的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可。

步骤102，浇铸。通过热顶水平铸造工序，对铝液进行浇铸，浇铸成铸锭。

具体的，对流槽、除气箱、过滤箱模盘进行电加热烘烤，电加热温度设定为850℃，当烘烤至740-780℃后，对铝液进行热顶水平铸造，铸造温度为750-760℃，铸造速度为130mm/min，冷却水流量为6500L/min，铸造结束后得到铝合金实心圆铸锭。

步骤103，均匀化处理。对铸锭进行均匀化处理。

具体的，上述铝合金实心圆铸锭进行均匀化处理，其加热温度为590-610℃，保温时间为6h。

本发明的三实施例中，按3XXX系铝合金质量百分比的成分称取原料，该原料的成分为0.76％的硅(Si)、0.754％的铜(Cu)、0.329％的铁(Fe)、1.58％的锰(Mn)、0.006％的镁(Mg)、0.221％的钛(Ti)、0.032％的钒(V)，其余为铝(Al)。

请参考图1，其示出了本发明三实施例的3XXX系铝合金的制备方法1的步骤流程示意图。按照上述称取的原料制备3XXX系铝合金，3XXX系铝合金的制备方法1包括以下步骤101-103，其中：

步骤101，熔炼。将原料加入熔炼炉中熔炼为铝液，铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

具体的，将原料加入熔炼炉中，设置熔炼炉的熔炼温度为760±5℃，在该温度下，将原料熔炼至全部熔化，形成铝液。铝液经过精炼后，送至静置炉中进行静置及在线除气和双极过滤。

在一优选实施例中，在精炼铝液时，精炼温度优选为710-740摄氏度，例如为710℃、720℃、730℃或740℃，但并不以此为限，精炼时间优选为20-40min，例如为20min、30min或40min，但并不以此为限。

在另一优选实施例中，在静置铝液时，铝液在静置炉中的静置时间优选为15-35min，例如为15min、25min或35min，但并不以此为限。

在本实施例中对于熔炼炉及静置炉的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可。

步骤102，浇铸。通过热顶水平铸造工序，对铝液进行浇铸，浇铸成铸锭。

具体的，对流槽、除气箱、过滤箱模盘进行电加热烘烤，电加热温度设定为850℃，当烘烤至740-780℃后，对铝液进行热顶水平铸造，铸造温度为750-760℃，铸造速度为130mm/min，冷却水流量为6500L/min，铸造结束后得到铝合金实心圆铸锭。

步骤103，均匀化处理。对铸锭进行均匀化处理。

具体的，上述铝合金实心圆铸锭进行均匀化处理，其加热温度为590-610℃，保温时间为6h。

取上述二、三实施例中所制备的3XXX系铝合金(铸锭)，将其分别在同等条件下进行高温焊接后，按照GB/T231.1分别测试其硬度，得到如下数据：

1、二实施例中所制备的3XXX系铝合金在高温焊接后的硬度为65HB。

2、三实施例中所制备的3XXX系铝合金在高温焊接后的硬度为63HB。

根据本领域技术人员的常识，现有技术的符合国标且常用3XXX系铝合金在高温焊接后的硬度通常为25-40HB，因此可以得出，本实施例的3XXX系铝合金及其制备方法所制备的铝合金在高温焊接后硬度，是在同等条件下其它3系铝合金高温焊接后硬度的2倍以上。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。