[发明专利]一种高强耐候铝合金导电轨型材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强耐候铝合金导电轨型材及其制备方法，铝合金导电轨型材主要包含下列元素成分：Si=0.5~0.8%，Fe≤0.08%，Mn≤0.005%，Cr≤0.005%，Cu≤0.005%，Mg=0.5~0.9%，Zn≤0.03%，B=0.01~0.09%，且Si/Mg=1.1~1.2，Ti+V+Mn+Cr≤0.03%，B=2~3*（Ti+V+Cr），每种不可避免的元素都低于0.01且总量小于0.05，余量为Al。本发明主要采用熔铸、均热处理、挤压、固溶淬火、人工时效等制备步骤。本发明制备方法制得的铝合金导轨型材抗拉强度大于250MPa，硬度大于90HV，导电率大于58%IACS。

技术领域

本发明属于金属材料及其加工技术领域，涉及一种铝合金型材，尤其涉及一种高强耐候铝合金导电轨型材及其制备方法。

背景技术

随着轨道交通领域的快速发展，城市轨道交通系统对制造技术、材料开发与加工提出了更高的要求。导电轨铝合金型材是一种应用于地铁、跨坐式单轨以及现代有轨电车的一种电力传输材料。导电轨是沿着电气化铁路运行轨并将电力传输给机车的刚性输电导轨，其一般布置在运行轨的两侧或中间，也被称为是轨道交通道路的第三轨。

为了满足日益增长的实际需求，导电轨型材在兼备高电导率的同时，还有较高的强度以及耐候性要求。目前，最为常见的是采用6063和6101铝合金作为导电轨材料。该类合金属于可热处理强化的Al-Mg-Si合金，通过熔铸后挤压成型来制造符合要求的导电轨型材，并通过后期的固溶淬火和时效过程来实现强度和电导率的匹配。现在所制备的6063和6101合金所制备的电导率在51-54%IACS的范围内。微合金化是改善铝合金导电轨型材综合性能提升的较为有效的手段之一，配合与之匹配的成型技术和后期热处理可以进一步的提升传统导电轨在综合性能方面的空间。近年来，有研究表明加入钪、铒等稀土元素能够提高Al-Mg-Si铝合金的强度，然而未见对电导率和耐候性的有益报道。对于工业化生产，加入稀土元素会带来炉内污染不易清除，并需要专炉专用，并不能符合规模化生产的要求。因此，本专利提出通过合金成分设计、熔铸、挤压和热处理方面的调控进一步提升Al-Mg-Si合金的力学强度、电导率及耐候等性能。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的发明目的是：提供一种高强耐候铝合金导电轨型材及其制备方法，本发明制得的铝合金导轨型材抗拉强度大于250MPa；硬度大于95HV；导电率大于58%IACS，盐雾腐蚀大于1000小时。可广泛用于轨道交通导电轨、导电排等对铝合金材料的导电性、耐候性和力学性能有较高要求的产品。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种高强耐候铝合金导电轨型材，按质量百分数计，所述铝合金导电轨型材主要包含下列元素成分：Si=0.5~0.8%，Fe≤0.08%，Mn≤0.005%，Cr≤0.005%，Cu≤0.005%，Mg=0.5~0.9%，Zn≤0.03%，B=0.01~0.09%，且Si/Mg=1.1~1.2，Ti+V+Mn+Cr≤0.03%， B=2~3*（Ti+V+Cr），每种不可避免的元素都低于0.01且总量小于0.05，余量为Al。

优选的，按质量百分数计，所述铝合金导电轨型材主要包含下列元素成分：Si=0.6~0.7%，Fe≤0.08%，Mn≤0.005%，Cr≤0.005%，Cu≤0.005%，Mg=0.7~0.8%，Zn≤0.03%，B=0.02~0.03%，且Si/Mg=1.1~1.2，Ti+V+Mn+Cr≤0.03%， B=2.2Ti+2.3V+2.4Cr，每种不可避免的元素都低于0.01且总量小于0.05, 余量为Al。

本发明还进一步提供了以上所述的高强耐候铝合金导电轨型材的制备方法，包括以下步骤：

（1）熔炼：将各种原料按照重量百分比混合，加热至760~780℃，使物料熔化，保温5~7h，其中：B元素以Al-B中间合金的形式添加进行硼化处理；