一种高强度高延伸率6063铝合金及其生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种铝合金产品及其生产方法。
背景技术
6063铝合金，是铝镁硅系(Al-Mg-Si)合金里中等强度的可热处理强化铝合金，广泛应用于门窗型材和幕墙行业中。国家标准(GB/T5237-2000)中6063铝合金的力学性能指标为(T6态)抗拉强度σb≥205MPa，屈服强度σ0.2≥180MPa，延伸率δ≥8％。一般情况下，对合金元素的化学成份适当地取不同值，将会获得不同的材质性能。对于同一材质来说，其强度上升则延伸率下降；而延伸率提高，则强度降低。到目前为止，尚未发现延伸率和强度同步提高的发明。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种改进的，高强度、高延伸率6063铝合金及其生产方法，有效提高铝合金型材的力学性能，实现其延伸率和强度的同步提高，以满足现代门窗和幕墙对金属型材的高承力需求。
实现本发明的技术方案是控制合金的化学元素组成和生产工艺，提供一种高强度高延伸率6063铝合金及其生产方法。
所述高强度高延伸率6063铝合金，含有0.8～0.9％的镁(Mg)，0.65～0.75％的硅(Si)，0.85～0.95％的铜(Cu)，0.15～0.25％的锰(Mn)，0～0.1％的铬(Cr)，0～0.23％的铁(Fe)，0～0.10％的锌(Zn)，0～0.10％的钛(Ti)。余量为铝(Al)，详细可参见下表。 Mg Si Cu Mn Cr Fe ZnTi其余杂质Al单个合计0.8～0.9％0.65～0.75％0.85～0.95％0.15～0.25％0～0.10％0～0.23％0～0.10％0～0.10％≤0.05％≤0.15％余量
由上述可知，相对6063铝合金的成分标准而言，本发明提高了镁(Mg)、硅(Si)、铜(Cu)等化学元素的含量，降低了铁(Fe)的比重，并严格控制了各成分的上下限和波动范围。
所述高强度高延伸率6063铝合金产品的生产方法为下述生产工艺流程：
a.熔铸：取上述各成分按其含量配料装炉→780～800℃温度中进行熔化→搅拌与扒渣→覆盖→喷射精炼→扒渣与覆盖→静置保温→710～740℃温度中进行浇铸得铸锭备用。
b.挤压与热处理：将上述a工序所得铸锭均质化(510℃～540℃保温10～14小时，)→空气冷却→铸锭和模具加热(加热温度为430～530℃，保温2～4小时)→挤压(挤压筒预热温度为360～440℃)→水雾淬火→断切→冷床冷却→拉伸→矫直→人工时效处理(时效温度180～200℃，保温时间3～6小时)→成品。
本发明的有益效果是，由于如上述本发明提高了镁(Mg)、硅(Si)、铜(Cu)等化学元素的含量，降低了铁(Fe)的比重，并严格控制了各成分地上下限和波动范围，通过上述独到的生产方法生产，使改进型的6063铝合金成为高强度、高延伸率6063铝合金，有效地提高了铝合金型材的力学性能，成功地实现了其延伸率和强度的同步提高。经试制品成品抽样检测，在抗拉强度σb值提升至280～300MPa的同时，延伸率δ值升至13％以上，即强度和延伸率同步分别提高40％和60％，完全可以满足现代门窗和幕墙对金属型材的高承力需求。
【具体实施方式】
实施例1，合金成分及其含量取值为：镁(Mg)0.9％；硅(Si)0.73％；铜(Cu)0.9％；锰(Mn)0.2％；铬(Cr)0.1％。生产工艺流程如下：
a.按上述成分配料装炉，配料总量15公斤。熔炼炉采用SG-15-10坩埚电阻炉，800℃温度下熔炼至熔化；对炉中熔化的液体合金进行搅拌与扒渣处理，覆盖；喷射精炼，按规定向熔体底部喷射高纯度氮气和精练剂进行除气精炼。精炼剂用量为熔体的0.15％，氮气用量为2瓶，喷射时间控制在15分钟。使用Al-5Ti-1B做细化剂(加入量为配炉总重的0.02％)；成份调整与取样；再行扒渣与覆盖，然后静置保温，得液态6063铝合金；730℃铸造温度下采用直径为Φ155毫米的钢模实施锭坯浇铸得锭坯，铸锭直径Φ150mm，铸造速度90mm/min。锭坯检查，锭坯锯切，锭坯取样检验，检验合格的锭坯切块装框，锭坯框依序打印炉次号，码框备用。
b.取出上述框内a工序中所得6063铝合金锭坯实施挤压与热处理。首先对上述锭坯均质化处理，将上述锭坯置入电阻加热炉中升温至510℃，在此温度中保温12小时，出炉，空气中自然冷却；铸锭和模具加热，加热温度为480℃，保温4小时；然后进行挤压处理，采用经阁铝业科技股份有限公司(中国长沙)的T1500挤压机对上述锭坯进行热挤压，挤压筒预热温度为400℃，锭坯加热温度为480℃，保温4小时，挤压比为50；制品挤出模具口后进行水雾淬火，使型材快速冷却到200℃以下，随后进入冷床进一步冷却到室温。迅速矫直、锯切、装框后4小时内进入时效工序。时效温度180±5℃，保温时间4小时，制品出炉空气冷却。最后沿挤压方向取拉伸试样得成品。成品在电子拉伸试验机上进行性能检测。经检测，本例所得6063铝合金成品平均力学性能指标达：抗拉强度σb：310.08MPa，屈服强度σ0.2：266.56MPa，延伸率δ：13.1％，完全达到预期的力学性能指标。
实施例2，合金成分及其含量取值为：镁(Mg)0.8％；硅(Si)0.68％；铜(Cu)0.92％；锰(Mn)0.15％；铬(Cr)0.1％。按上述成分配料，总量20吨。其余生产工艺流程同实施例1。本例所得6063铝合金成品平均力学性能指标达：抗拉强度σb：289.8MPa，屈服强度σ0.2：257.5MPa，延伸率δ：13.0％，同样达到了预期的力学性能指标。
实施例1～2的工业性生产试验中，原料所用铝锭为双零铝(Al99.7)，镁锭不低于二级，合金元素硅、铜、锰以中间合金的形式配入炉料中，例如硅为铝硅合金(Al-12.6 Si)，铜为铝铜合金(Al-50 Cu)，锰为铝锰合金(Al-10 Mn)，铬为铝铬合金(Al-2Cr)等。原料无水份、无泥污、无油污、无锈蚀以及其它污染。