[发明专利]一种铝合金材料和铝合金空心管及其制备方法

说明书

本发明属于铝合金管加工技术领域，公开了一种铝合金材料和铝合金空心管及其制备方法。本发明的铝合金材料包括以下组分：Mg2.0～2.5％、Mn0.1～0.5％、Ti0.01～0.05％、Si0.15～0.25％、Fe≤0.2％，其余为Al。采用连续铸造的方式制备铝合金空心管，减少了传统挤压和稳定化退火步骤，制备的管材力学性能满足使用要求，提升了生产率；且加热系统和浇铸系统采用强制加热和强制冷却系统，保证固液面的温度梯度，保证过冷度，细化合金晶粒，与半连续铸造法制备的铝合金管材相比，力学性能提升了10％～15％。

技术领域

本发明涉及铝合金管加工技术领域，尤其涉及一种铝合金材料和铝合金空心管及其制备方法。

背景技术

铝合金因其密度低，比强度高、耐腐蚀等优点被广泛应用于各种结构材料。铝合金管材的使用要求强度中等、耐蚀性高，因此6系铝合金被用于制造铝合金空心管材。6系铝合金的主合金元素是Mg和Si，研究发现通过添加少量Mn元素，生成Al₆(Mn,Fe)相，可以提高铝合金管材的耐蚀性和固溶强化效果。然而，目前现有的铝合金管材的力学性能较低，不能满足复杂工况的使用。例如，专利CN111349826A公开的铝合金管材抗拉强度为136MPa，屈服强度为98MPa，伸长率为24％，该铝合金管材的力学性能较低，限制了其大范围的应用。

另外，铝合金无缝管的制备方法多种多样，通常采用的制备方法为铸造工艺和挤压工艺。其中挤压工艺需要经过熔炼铸造-热处理-挤压-冷却-时效等多道工序，延长了铝合金管材的生产周期，且对于设备的要求也较高。而铸造法是将熔融的合金直接浇入模具中形成空心管，该方法制备的铝合金无缝管工序短、生产率高，但是强度低，不能满足使用要求。

因此，为提高生产效率，提升铝合金空心管材的强度，开发设计一种新型铝合金成分并优化铝合金管材的熔铸工艺，对铝合金空心管的生产及应用具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金材料和铝合金空心管及其制备方法，解决现有的铝合金空心管力学性能较低且制备工艺复杂的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝合金材料，包括以下质量含量的组分：Mg 2.0～2.5％、Mn0.1～0.5％、Ti 0.01～0.05％、Si 0.15～0.25％、Fe≤0.2％，其余为Al。

本发明还提供了由上述铝合金材料制备铝合金空心管的方法，包括以下步骤：

(1)将纯铝、铝锰合金、铝硅合金进行熔炼，待完全熔化后，控制温度为720～730℃，加入纯镁，待纯镁完全熔化后，进行保温；然后加入细化剂后浇入模具，结晶冷却，牵引拉出，得到管坯；

(2)将管坯进行退火处理，得到铝合金空心管。

优选的，在上述一种铝合金空心管的制备方法中，所述步骤(1)中细化剂为Al-5Ti-B丝。

优选的，在上述一种铝合金空心管的制备方法中，所述步骤(1)中熔炼的温度为720～780℃。

优选的，在上述一种铝合金空心管的制备方法中，所述步骤(1)中保温的温度为680～720℃，保温的时间为1～15min。

优选的，在上述一种铝合金空心管的制备方法中，所述步骤(1)中冷却的速率为200～300℃/s。

优选的，在上述一种铝合金空心管的制备方法中，所述步骤(2)中退火处理的温度为500～570℃，退火处理的时间为6～20h。

本发明还提供了上述铝合金材料制备铝合金空心管的方法制得的一种铝合金空心管。

优选的，在上述一种铝合金空心管中，所述铝合金空心管的厚度为10～15mm，外径为100～130mm。