[发明专利]一种高强度铝合金及其生产工艺和应用

说明书

本发明涉及合金材料制备技术领域，公开了一种高强度铝合金，以质量百分比计，包括Si0.95‑1.15％，Fe≤0.3％，Cu0.4‑0.5％，Mn0.4‑0.55％，Mg0.85‑1.1％，Cr0.1‑0.2％，Ti0.01‑0.1％，Zr≤0.05％，Zn≤0.25％，以及余量Al。本发明要求保护的高强度铝合金的机械性能为Rp≥345Mpa，Rm≥380Mpa，A≥10％，在锻造控制臂、转向节时采用该铝合金作为原材料，可以进一步轻量化控制臂、转向节类产品。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，更具体的说是涉及一种高强度铝合金及其生产工艺和应用。

背景技术

随着能源问题的突出，汽车逐渐向着轻量化的方向发展，采用铝合金制品代替钢制品是汽车轻量化的一种重要手段，与钢制品相比，铝制品具有强度高、重量轻、散热好等优点，铝制品主要的生产工艺有锻造、铸造等，与铸造工艺相比较，锻造工艺在可以生产出复杂形状的产品的同时，强度更高。尤其是汽车底盘中的控制臂、转向节以前多采用钢制品，同时每种车型都会用到控制臂和转向节，所以推广锻造工艺的控制臂、转向节等铝制品有广阔的前景。

目前，采用锻造工艺生产的控制臂、转向节一般使用GB/T 3190中的6082铝合金作为原材料，6082铝合金属于锻造用铝合金，具有强度高、可锻性好、耐腐蚀性好等优点，但是由于6082铝合金属于通用型的铝合金，所以用于生产控制臂和转向节锻件时也存在以下问题：

(1)Si和Mg是6082的主要合金元素，这两种元素在合金内以Mg：Si＝1.73:1的比例形成Mg₂Si化合物，对合金起到强化作用，6082合金元素的范围较大，Si和Mg按上下限混合时Mg₂Si在0.95％-1.9％(质量分数，下同)的范围波动，最终会导致产品的性能产生较大的波动；

(2)6082中Cu的含量≤0.1％，形成铜的化合物较少，合金的强度偏低；

(3)Mn能够抑制合金固溶过程中的再结晶，防止粗晶环超标，但是6082合金Mn含量上限偏高，如果控制不得当，容易造成偏析，导致产品各个部位性能不均匀；

(4)Cr同样能够抑制合金固溶过程中发生再结晶，防止粗晶环超标，并且和Mn同时添加时效果更好，6082中未规定Cr的下限，当合金中不含有Cr时，无法发挥Mn和Cr的联合作用，产品在固溶过程中容易产生再结晶，以致粗晶环超标。

因此，如何提供一种各项机械性能优异的高强度铝合金是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种屈服强度、抗拉强度及延伸率等各种机械性能均优异的铝合金、该铝合金的制备方法，以及该铝合金在汽车底盘控制臂和转向节锻件中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度铝合金，以质量百分比计，包括Si 0.95-1.15％，Fe≤0.3％，Cu 0.4-0.5％，Mn 0.4-0.55％，Mg 0.85-1.1％，Cr 0.1-0.2％，Ti 0.01-0.1％，Zr≤0.05％，Zn≤0.25％，以及余量Al。

Si和Mg在合金中以Mg₂Si的形式存在，这两种元素在合金内以Mg：Si＝1.73:1的比例形成Mg₂Si化合物，随着Mg₂Si含量的升高，合金的强度也随之升高，但是Mg₂Si在合金中的固溶度存在上限，又不能无限的通过提升Mg₂Si的含量来提高合金的强度，为了得到强度较高的合金，应该在Mg₂Si的固溶度上限附近寻找一个合理的范围。

在合金中添加Cu可以进一步提高合金的强度，但是，当Cu含量超过0.5％时，会导致材料的晶间腐蚀加剧，以致产品在工作中突然失效，所以，Cu含量的确定要既能提高合金强度，又不能加剧晶间腐蚀。