本發(fā)明涉及鋁合金型材制造領域，尤其涉及一種軌道交通車輛用鋁合金型材及其制造方法。
背景技術(shù)：
：我國目前是世界上高速鐵路通車里程最長的國家，包括高鐵、動車、地鐵、城市輕軌、磁懸浮等軌道交通，其中高鐵的最高試驗運行速度最高已達到486.1公里/小時。軌道交通車輛的結(jié)構(gòu)輕量化是提高軌道交通車輛運行速度和運載能力的有效途徑。鋁合金具有質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕、導熱性好、易于加工成形和易于做表面防護處理等優(yōu)點，是軌道交通車輛結(jié)構(gòu)輕量化的首選材料。目前我國運行的高鐵、動車、地鐵、輕軌、磁懸浮等軌道交通車輛大部分都是采用鋁合金車體，包括車體底架中梁、枕梁、端梁、車廂地板、頂板、側(cè)墻、端墻以及車廂內(nèi)的座椅架、空調(diào)系統(tǒng)、門窗、衛(wèi)生設施、照明、電視、行李架等。軌道交通車輛用鋁材中，其中70%以上是鋁合金擠壓型材。軌道交通車輛要求鋁合金擠壓型材大型化、薄壁化、寬幅化、整體化、中空化，以滿足軌道交通車輛的制造需要，同時要求采用擠壓性能好、強度高、耐腐蝕性能和焊接性能優(yōu)良的鋁合金材料。對文獻資料檢索發(fā)現(xiàn)，目前我國軌道交通車輛用鋁合金型材仍然以5005、6005、7N01等常規(guī)牌號的鋁合金為主，這類鋁合金型材的綜合性能仍然較差，迫切需要開發(fā)擠壓性能更好、強度更高、耐腐蝕性和焊接性能更加優(yōu)良的鋁合金型材，以滿足我國軌道交通車輛輕量化和高速化的發(fā)展要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種軌道交通車輛用鋁合金型材及其制造方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金型材的綜合性能較差，擠壓性能、強度、耐腐蝕性和焊接性能不足的問題。為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：一種軌道交通車輛用鋁合金型材，其中，按照質(zhì)量百分比計，其組成包括：Mg1.0~1.2%，Si0.8~1.0%，Mn0.4~0.6%，Mo0.1~0.3%，V0.1~0.3%，Ti0.005~0.015%，B0.001~0.003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。一種如上所述的軌道交通車輛用鋁合金型材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：選用純度大于99.9%的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金作為原材料；S2：在750~790℃加熱熔化鋁錠，然后加入占原材料總重量1.0~1.2%的鎂錠、0.8~1.0%的結(jié)晶硅、2~3%的Al-20Mn合金、1~3%的Al-10Mo合金和0.4~1.2%的Al-25V合金，攪拌熔化成鋁合金液；S3：采用占原材料總重量0.5~1.5%的2號精煉劑對鋁合金液進行爐內(nèi)精煉除氣除渣處理；S4：將鋁合金液流入流槽，在流槽中以60-180毫米/分鐘的速度加入Al-5Ti-1B絲對鋁合金液進行在線晶粒細化處理；S5：將鋁合金液依次流過設置在流槽上、孔隙度為50~90ppi的泡沫陶瓷過濾板和石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘、氬氣壓力為150~250KPa的除氣箱進行在線除氣除渣處理；S6：在鑄造溫度為700~740℃、鑄造速度為20~30毫米/分鐘、超聲波頻率為30~50kHz、超聲波輸出功率為400~500瓦的條件下，將鋁合金液超聲波振動半連續(xù)鑄造成直徑450~550毫米的鋁合金圓棒；S7：將步驟四的鋁合金圓棒以80~100℃/小時的速度升溫至520~550℃，然后保溫8~24小時進行均勻化退火處理；S8：將步驟五的鋁合金圓棒在擠壓筒溫度480~490℃、模具溫度440~450℃、擠壓速度1~3米/分鐘條件下擠壓成寬度為550~750毫米的鋁合金型材，并在模具出口對鋁合金型材進行水霧在線淬火處理；S9：將步驟六的鋁合金型材在165~185℃時效處理6~18小時，冷卻后得到軌道交通車輛用鋁合金型材。本發(fā)明所述的軌道交通車輛用鋁合金型材及其制造方法，所述軌道交通車輛用鋁合金型材組成如下：Mg1.0~1.2%，Si0.8~1.0%，Mn0.4~0.6%，Mo0.1~0.3%，V0.1~0.3%，Ti0.005~0.015%，B0.001~0.003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。本發(fā)明軌道交通車輛用鋁合金型材具有強度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能好等優(yōu)點，其抗拉強度大于320MPa，屈服強度大于270MPa，伸長率大于8%，適合于制造軌道交通車輛的車廂地板、頂板、側(cè)墻、端墻等，具有廣闊的市場應用前景。具體實施方式本發(fā)明提供一種軌道交通車輛用鋁合金型材及其制造方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明所述一種軌道交通車輛用鋁合金型材，其中，按照質(zhì)量百分比計，其組成包括：Mg1.0~1.2%，Si0.8~1.0%，Mn0.4~0.6%，Mo0.1~0.3%，V0.1~0.3%，Ti0.005~0.015%，B0.001~0.003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。其中，Mg、Si是鋁合金型材的主要合金元素，既有固溶強化作用，同時還能形成Mg2Si強化相，增強鋁合金型材的強度。Mg、Si含量越高，鋁合金型材的強度也越高。但Mg、Si含量太高，也會引起鋁合金型材的塑性下降。為了保證鋁合金型材獲得足夠的強度和塑性，因此，Mg含量選擇在1.0~1.2%，Si含量選擇在0.8~1.0%。進一步地，Mn在鋁合金型材中可與Al形成MnAl6化合物彌散相質(zhì)點，能阻止鋁合金型材的再結(jié)晶過程，細化再結(jié)晶晶粒，提高鋁合金型材的再結(jié)晶溫度。另外，MnAl6化合物還能溶解雜質(zhì)元素鐵，使鋁合金型材中的富鐵相從片狀或針狀組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧毭艿木w組織，減小雜質(zhì)元素鐵的有害影響，提高鋁合金型材的強度和耐腐蝕性能。但錳含量過高時，容易引起錳的成分偏析，因此，Mn含量選擇在0.4~0.6%。進一步地，Mo在鋁合金型材中能形成(MoFe)Al7和(MoMn)Al12等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶晶粒的形核和長大過程，對鋁合金型材有顯著的強化作用，同時還能改善鋁合金型材韌性和降低鋁合金型材的應力腐蝕開裂敏感性，提高鋁合金型材的耐腐蝕性能。但Mo含量太高時，也會增加鋁合金型材的淬火敏感性，因此，Mo含量選擇在0.1~0.3%。進一步地，V在鋁合金型材時效熱處理和焊接過程中可與Al析出VAl3粒子，強烈釘扎位錯和亞晶界，抑制合金的再結(jié)晶，提高鋁合金型材的焊接性能。另外，V還是一種有效的晶粒細化元素，能細化鑄棒的晶粒組織，改善鋁合金圓棒的組織和成分均勻性。但V的價格較高，因此，V含量選擇在0.1~0.3%。本發(fā)明中還提供所述軌道交通車輛用鋁合金型材的制造方法，具體包括以下步驟：S1：選用純度大于99.9%的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金作為原材料；S2：在750~790℃加熱熔化鋁錠，然后加入占原材料總重量1.0~1.2%的鎂錠、0.8~1.0%的結(jié)晶硅、2~3%的Al-20Mn合金、1~3%的Al-10Mo合金和0.4~1.2%的Al-25V合金，攪拌熔化成鋁合金液；S3：采用占原材料總重量0.5~1.5%的2號精煉劑對鋁合金液進行爐內(nèi)精煉除氣除渣處理；S4：將鋁合金液流入流槽，在流槽中以60-180毫米/分鐘的速度加入Al-5Ti-1B絲對鋁合金液進行在線晶粒細化處理；S5：將鋁合金液依次流過設置在流槽上、孔隙度為50~90ppi的泡沫陶瓷過濾板和石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘、氬氣壓力為150~250KPa的除氣箱進行在線除氣除渣處理；S6：在鑄造溫度為700~740℃、鑄造速度為20~30毫米/分鐘、超聲波頻率為30~50kHz、超聲波輸出功率為400~500瓦的條件下，將鋁合金液超聲波振動半連續(xù)鑄造成直徑450~550毫米的鋁合金圓棒；S7：將步驟四的鋁合金圓棒以80~100℃/小時的速度升溫至520~550℃，然后保溫8~24小時進行均勻化退火處理；S8：將步驟五的鋁合金圓棒在擠壓筒溫度480~490℃、模具溫度440~450℃、擠壓速度1~3米/分鐘條件下擠壓成寬度為550~750毫米的鋁合金型材，并在模具出口對鋁合金型材進行水霧在線淬火處理；S9：將步驟六的鋁合金型材在165~185℃時效處理6~18小時，冷卻后得到軌道交通車輛用鋁合金型材。在制備過程中，本發(fā)明在優(yōu)化Mg、Si主合金元素含量的基礎上，再通過添加Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金，通過Mn、Mo、V多元復合微合金強化，提高鋁合金型材的強度、塑性、耐腐蝕和焊接性能。進一步地，本發(fā)明通過采用高純度的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金為主要原材料，結(jié)合爐內(nèi)精煉和爐外在線過濾、除氣處理，確保獲得高潔凈度的鋁合金型材，提高鋁合金型材的強度、塑性、耐腐蝕和焊接性能。進一步地，本發(fā)明采用超聲波振動半連續(xù)鑄造方法將鋁合金液半連續(xù)鑄造成直徑450~550毫米的鋁合金圓棒，利用超聲波的振動作用和聲空化效應，破碎細化鋁合金晶粒，提高鋁合金圓棒的組織成分的均勻和擠壓性能。進一步地，本發(fā)明通過半連續(xù)鑄造成大尺寸鋁合金圓棒，再擠壓成550~750毫米的鋁合金型材，可以減小軌道交通車輛用鋁合金型材的焊縫數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，并提高軌道交通車輛的整體性能。為了更詳盡的描述本發(fā)明的制備方法，以下列舉幾個實施例更進一步的說明。實施例1:一種軌道交通車輛用鋁合金型材的生產(chǎn)組份質(zhì)量百分比：Mg1.0%，Si0.8%，Mn0.4%，Mo0.1%，V0.1%，Ti0.005%，B0.001%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。所述軌道交通車輛用鋁合金型材的制造方法包括以下步驟：第一步：選用純度大于99.9%的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金作為原材料；第二步：在750℃加熱熔化鋁錠，然后加入占原材料總重量為1%的鎂錠、0.8%的結(jié)晶硅、2%的Al-20Mn合金、1%的Al-10Mo合金和0.4%的Al-25V合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：采用占原材料總重量0.5%的2號精煉劑對鋁合金液進行爐內(nèi)精煉除氣除渣處理；第四步：將鋁合金液流入流槽，在流槽中以60毫米/分鐘的速度加入Al-5Ti-1B絲對鋁合金液進行在線晶粒細化處理；第五步：將鋁合金液依次流過設置在流槽上、孔隙度為50ppi的泡沫陶瓷過濾板和石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為200轉(zhuǎn)/分鐘、氬氣壓力為250KPa的除氣箱進行在線除氣除渣處理；第六步：在鑄造溫度為700℃、鑄造速度為30毫米/分鐘、超聲波頻率為30kHz、超聲波輸出功率為500瓦的條件下，將鋁合金液超聲波振動半連續(xù)鑄造成直徑450毫米的鋁合金圓棒；第七步：將步驟四的鋁合金圓棒以100℃/小時的速度升溫至550℃，然后保溫8小時進行均勻化退火處理；第八步：將步驟五的鋁合金圓棒在擠壓筒溫度490℃、模具溫度450℃、擠壓速度3米/分鐘條件下擠壓成寬度為550毫米的鋁合金型材，并在模具出口對鋁合金型材進行水霧在線淬火處理；第九步：將步驟六的鋁合金型材在165℃時效處理18小時，冷卻后得到軌道交通車輛用鋁合金型材。實施例2一種軌道交通車輛用鋁合金型材的生產(chǎn)組份質(zhì)量百分比：Mg1.1%，Si0.9%，Mn0.5%，Mo0.2%，V0.2%，Ti0.01%，B0.002%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。所述軌道交通車輛用鋁合金型材的制造方法包括以下步驟：第一步：選用純度大于99.9%的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金作為原材料；第二步：在770℃加熱熔化鋁錠，然后加入占原材料總重量為1.1%的鎂錠、0.9%的結(jié)晶硅、2.5%的Al-20Mn合金、2%的Al-10Mo合金和0.8%的Al-25V合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：采用占原材料總重量1%的2號精煉劑對鋁合金液進行爐內(nèi)精煉除氣除渣處理；第四步：將鋁合金液流入流槽，在流槽中以120毫米/分鐘的速度加入Al-5Ti-1B絲對鋁合金液進行在線晶粒細化處理；第五步：將鋁合金液依次流過設置在流槽上、孔隙度為70ppi的泡沫陶瓷過濾板和石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為250轉(zhuǎn)/分鐘、氬氣壓力為200KPa的除氣箱進行在線除氣除渣處理；第六步：在鑄造溫度為720℃、鑄造速度為25毫米/分鐘、超聲波頻率為40kHz、超聲波輸出功率為450瓦的條件下，將鋁合金液超聲波振動半連續(xù)鑄造成直徑500毫米的鋁合金圓棒；第七步：將步驟四的鋁合金圓棒以90℃/小時的速度升溫至540℃，然后保溫16小時進行均勻化退火處理；第八步：將步驟五的鋁合金圓棒在擠壓筒溫度485℃、模具溫度445℃、擠壓速度2米/分鐘條件下擠壓成寬度為650毫米的鋁合金型材，并在模具出口對鋁合金型材進行水霧在線淬火處理；第九步：將步驟六的鋁合金型材在175℃時效處理12小時，冷卻后得到軌道交通車輛用鋁合金型材。實施例3一種軌道交通車輛用鋁合金型材的生產(chǎn)組份質(zhì)量百分比：Mg1.2%，Si1.0%，Mn0.6%，Mo0.3%，V0.3%，Ti0.015%，B0.003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，單種雜質(zhì)的含量小于0.05%，雜質(zhì)總量小于0.15%。所述軌道交通車輛用鋁合金型材的制造方法包括以下步驟：第一步：選用純度大于99.9%的鋁錠、鎂錠、結(jié)晶硅、Al-20Mn合金、Al-10Mo合金和Al-25V合金作為原材料；第二步：在790℃加熱熔化鋁錠，然后加入占原材料總重量為1.2%的鎂錠、1.0%的結(jié)晶硅、3%的Al-20Mn合金、3%的Al-10Mo合金和1.2%的Al-25V合金，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：采用占原材料總重量1.5%的2號精煉劑對鋁合金液進行爐內(nèi)精煉除氣除渣處理；第四步：將鋁合金液流入流槽，在流槽中以180毫米/分鐘的速度加入Al-5Ti-1B絲對鋁合金液進行在線晶粒細化處理；第五步：將鋁合金液依次流過設置在流槽上、孔隙度為90ppi的泡沫陶瓷過濾板和石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為300轉(zhuǎn)/分鐘、氬氣壓力為150KPa的除氣箱進行在線除氣除渣處理；第六步：在鑄造溫度為740℃、鑄造速度為20毫米/分鐘、超聲波頻率為50kHz、超聲波輸出功率為400瓦的條件下，將鋁合金液超聲波振動半連續(xù)鑄造成直徑550毫米的鋁合金圓棒；第七步：將步驟四的鋁合金圓棒以80℃/小時的速度升溫至520℃，然后保溫24小時進行均勻化退火處理；第八步：將步驟五的鋁合金圓棒在擠壓筒溫度490℃、模具溫度450℃、擠壓速度1米/分鐘條件下擠壓成寬度為750毫米的鋁合金型材，并在模具出口對鋁合金型材進行水霧在線淬火處理；第九步：將步驟六的鋁合金型材在185℃時效處理6小時，冷卻后得到軌道交通車輛用鋁合金型材。按GB228-2010《金屬材料拉伸試驗》標準，在實施例1-3的軌道交通車輛用鋁合金型材上取樣，并加工成標準拉伸試樣，在DNS200型萬能電子拉伸試驗機上進行室溫拉伸，結(jié)果如表1所示。表1實施例1-3軌道交通車輛用鋁合金型材的拉伸力學性能實施例抗拉強度/MPa屈服強度/MPa伸長率/%1325.4274.910.52330.7281.79.43348.1293.48.3由表1的檢測結(jié)果可見，本發(fā)明軌道交通車輛用鋁合金型材的抗拉強度大于320MPa，屈服強度大于270MPa，伸長率大于8%，具有強度高、塑性好、耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良的特點，適合于制造軌道交通車輛的車廂地板、頂板、側(cè)墻、端墻等，具有廣闊的市場應用前景。應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。當前第1頁1 2 3