本发明涉及铝合金加工制备，尤其涉及一种6系高强度铝合金锻造性能件及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在金属材料加工领域，尤其是在汽车制造技术和锻造工艺领域，铝合金因其轻质、高强度和良好的耐腐蚀性而被广泛应用，特别是在制造汽车底盘和其他结构件方面。6系铝合金作为典型的al-mg-si系合金，因其出色的综合性能而在这些应用中占据重要地位。然而，在锻造过程中，传统6系铝合金材料可能会因温度和变形量的影响而出现晶粒长大现象，这会降低材料的机械性能并缩短其使用寿命。
2、现有技术中，通常采用以下几种工艺来提高铝合金材料的机械性能：均质工艺：在高温下保温一定时间，确保铝合金材料中的元素分布均匀。挤压工艺：将均质后的铝合金材料通过挤压机挤压成所需的形状和尺寸。锻造后固溶淬火工艺：将锻造后的铝合金材料进行固溶处理和淬火，以消除内部应力并提高其机械性能。时效工艺：进一步提升铝合金材料的机械性能。这些工艺共同作用，旨在优化铝合金材料的性能，使其更适合于制造汽车底盘和其他结构件的应用。
3、然而，现有技术在这一领域中仍存在一些问题。首先，传统均质工艺和挤压工艺难以有效控制铝合金型材内部的晶粒长大，这会影响材料的机械性能和使用寿命。其次，传统的锻造后固溶淬火工艺和时效工艺也存在问题，如固溶处理和淬火的时间和温度控制不当，可能会导致材料内部应力的产生，进而影响机械性能。此外，产品在离线固溶淬火后到时效处理之间的停放时间控制也比较困难，长时间的停放容易导致材料性能下降。
4、因此，如何提高6系铝合金锻造性能件的机械性能，同时降低成本，成为当前技术亟待解决的主要问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种避免在热锻过程中因为温度及变形量导致出现晶粒长大的6系高强度铝合金锻造性能件，为解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益选择或创造条件。
2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
3、一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其具体步骤如下。
4、1）原料配比，原料包括mg、si、cu、fe、mn、cr、la、ce、sn、zn等元素，其中各元素按照以下质量百分比进行配比：mg 0.8%-1.2%，si 0.8%-1.2%，cu 0.20%-0.60%，mg/si比控制在0.8-1.2，mg、si、cu的含量之和mg+si+cu控制在2.0%-2.6%；fe 0.15%-0.40%，si、fe的含量之差si-fe控制在0.7%-1.0%；mn 0.4%-0.7%，cr 0.10%-0.40%，la 0.05%-0.15%，ce 0.05%-0.15%，mn、cr、la、ce的含量之和mn+cr+la+ce控制在0.7%-1.0%；sn 0.05%-0.15%；zn0.20%-0.50%。
5、2）熔炼铸造，将配比好的原料放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在700-750℃，确保各元素完全熔融混合。熔融铝水通过精炼除气、过滤等工序后铸造成铝棒。
6、3）均质处理，将铸造好的铝棒进行三级均质处理，具体参数如下：一级均质温度为250℃-310℃，一级均质保温时间为2h-8h；二级均质温度为480℃-540℃，二级均质保温时间为6h-12h；三级均质温度为550℃-570℃，三级均质保温时间为2h-8h。均质后需要进行冷却速度≥300℃/h的铝棒快速冷却。
7、4）挤压，将均质后的铝合金材料进行挤压，挤压比控制在10-30，挤压棒温度控制在400℃-480℃，挤压速度为4m/min-12m/min，挤压后使用穿水冷却，淬火后型材表面温度低于100℃。
8、5）冷却，将挤压型材进行热锻加工成型并冷却。
9、6）固溶，将热锻后的铝合金材料进行双级固溶处理，具体参数如下：一级固溶温度为440℃-480℃，一级固溶保温时间为1h-2h，二级固溶温度为550℃-570℃，二级固溶保温时间为0.5h-1.5h，一级固溶温度到二级固溶温度的升温时间需要控制在0.5h以内；固溶完成后进行水冷却淬火，保证铝合金材料在30秒内降低到100℃以内。
10、7）时效处理，将离线固溶、淬火后的铝合金材料进行人工时效处理，零部件离线固溶、淬火后停放14天以内进行人工时效，人工时效为双级时效工艺，一级时效温度为100℃-120℃，一级时效保温时间为1h-3h，二级时效温度为160℃-180℃，二级时效保温时间为4h-10h。
11、通过以上步骤，可以制备出高性能的6系高强度铝合金锻造性能件，该材料具有细化的晶粒结构，优良的机械性能和耐腐蚀性，且制备过程简单，易于实施，具有良好的工业应用前景。
12、另一方面，本发明还提供如上所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件在汽车底盘制造上的应用。
13、本发明提供的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，通过精确控制mg、si、cu、fe、mn、cr、la、ce、sn、zn等元素的含量，显著提高了材料的再结晶温度，有效避免了传统锻造件在热锻过程中因温度和变形量导致的晶粒长大。同时，通过采用双级固溶工艺，首先在低温下进行一级固溶处理，确保一定量的mg、si、cu元素固溶，同时低温条件减少了晶粒长大的可能性；随后通过二级固溶处理，在短时间内以较高温度促进剩余mg、si元素的固溶，由于时间较短，避免了表面晶粒长大形成粗晶层，从而减少了后续需要额外cnc加工的成本，并且无粗晶层的晶粒细化可以显著提高零部件的疲劳性能和使用寿命。此外，通过添加适量的zn元素调节合金元素的电位，进一步提高了材料的耐腐蚀性，避免了cu元素添加可能引起的耐腐蚀性下降。而sn元素的添加使得固溶铝合金材料内的mg元素与其发生反应，占据了淬火空位，避免了溶质原子过饱和度的影响。在人工时效过程中，mgsn化合物能够快速分解，既不影响材料最终时效后的强度，又避免了传统锻造件在离线固溶处理后到人工时效期间停放时间变化导致的性能下降问题。
14、本发明提供的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，采用了三级均质工艺。通过精确控制各级均质温度、保温时间和均质后的快速冷却速度，有效地控制了铝合金材料内部的fe相转化和元素均匀化。特别地，通过第一级低温的均质工艺，促进了mg2si颗粒在材料内部的均匀分散和析出。这样，在后续的高温均质过程中，含有mn和cr的u相能够在先析出的mg2si相上形核并析出，之后u相分解成弥散的α-al (mnfe)si颗粒，极大地促进了mn和cr元素的均匀分布，并加快了fe相的转化速度。
15、本发明提供的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，通过精确控制挤压棒温、挤压速度，并要求挤压后使用穿水冷却，确保淬火后型材表面温度低于100℃，有效地控制了挤压过程中铝合金材料的晶粒大小和分布，避免了晶粒长大，并减小了晶粒内部的能量，从而避免了后续锻造过程中容易出现的晶粒长大情况。
16、本发明提供的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，通过成分优化后保证离线固溶、淬火后停放14天以内进行人工时效都不会对性能造成影响，且人工时效为双级时效工艺，通过一级低温时效激活淬火空位，形成pre相结构，再通过高温时效快速提升到需要的材料强度，大幅提升时效过程的硬化速度，可以通过降低时效温度或者减少时效时间减少时效能耗。
17、与现有技术相比，本发明主要解决了以下技术问题：1.解决了传统均质工艺和挤压工艺无法有效控制铝合金材料晶粒长大，从而影响材料机械性能和使用寿命的问题。2.解决了传统锻造后固溶淬火工艺和时效工艺中存在的问题，比如固溶处理和淬火的时间与温度控制不当可能导致材料内部应力产生，进而影响机械性能。3.解决了传统锻造件在热锻过程中因温度及变形量导致的晶粒长大问题，该问题同样会影响材料的机械性能和使用寿命。4.解决了传统锻造件在离线固溶处理后到人工时效处理之间的停放时间变化所导致的性能下降问题。5.解决了传统锻造件在时效过程中硬化速度慢、能耗高的问题。6.大幅提升了材料性能，有助于推动零部件持续轻量化改进。
18、经实际生产验证，本发明通过离线固溶双级时效后，铝合金材料的抗拉强度大于420mpa，屈服强度大于390mpa，延伸率大于14%。这一性能指标显著优于现有技术，表明本发明在提高铝合金材料的机械性能方面具有显著的优越性。综上所述，本发明相对于现有技术，不仅有效地解决了现有技术存在的问题，而且具有更高的机械性能和更低的成本，具有显著的优越性。
1.一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，按照以下质量百分比配置原料：mg 0.85%，si 1.0%，cu 0.42%，fe 0.22%，si-fe控制在0.78%；mn 0.47%，cr 0.18%，la 0.10%，ce 0.12%，sn 0.08%；zn 0.35%。
3.根据权利要求1所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，按照以下质量百分比配置原料：mg 1.12%，si 0.94%，cu 0.36%，fe 0.14%，si-fe控制在0.8%；mn 0.61%，cr 0.20%，la 0.07%，ce 0.09%，sn 0.10%；zn 0.40%。
4.根据权利要求1所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，按照以下质量百分比配置原料：mg 0.98%，si 1.05%，cu 0.51%，fe 0.30%，si-fe控制在0.75%；mn 0.42%，cr 0.32%，la 0.12%，ce 0.14%，sn 0.07%；zn 0.47%。
5.根据权利要求1所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，熔炼温度控制在700-750℃，熔融铝水经精炼除气、过滤等工序铸造成铝棒。
6.根据权利要求1所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法，其特征在于，在步骤7）中，人工时效在铝合金材料离线固溶、淬火后停放14天以内进行。
7.一种6系高强度铝合金锻造性能件，其特征在于，利用如权利要求1-6中任意一项所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件的制备方法制得。
8.如权利要求7所述的一种6系高强度铝合金锻造性能件在，在汽车底盘制造上的应用。
