本发明涉及一种5系铝合金板材及其制备方法和应用，属于铝合金材料技术领域。
背景技术：
5083铝合金是一种生产生活中常见的al-mg系(5xxx系)铝合金，具有中等的强度、较好的延伸性和可焊性，并且在各种船只、军舰结构部件方面的制造上得到更为广泛的应用。此外，5083还具有良好的抗腐蚀性能和较好的成形性能，是铁道客货运列车、高速列车、磁悬浮列车、双层客车、地铁列车等为达到轻量化目标而使用的首选材料。
虽然现有5083铝合金已经具有较好的性能，但在实际应用，特别是作为列车使用时，其强度和塑性仍然存在不足之处。其中原因之一冷却效果不理想。现有5系铝合金板材在热连轧处理后通常采用自然空冷，虽然部分板材也会采用强制风冷，但对冷却速度没有特别要求，仅仅是缩短了冷却时间而已。
为了进一步改善现有5系铝合金板材的冷却效果，特提出本申请。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出一种针对5xxx系铝合金板材加工的新工艺，具体地说，是针对现有5xxx系铝合金板材在热轧后冷却方式的改进。采用本发明所述的冷却方式，可制备出细晶粒尺寸的板材，从而提高了5xxx系铝合金板材材料的强度和塑性。
本发明是采用如下技术方案实现的。
一种5系铝合金板材的制备方法，其特征在于，以15-25℃/秒的降温速率将热轧后的铝合金板材强制冷却至200℃以下。
优选地，所述降温速率为20-25℃/秒。
优选地，所述强制冷却的方式为风冷，如适用工业吹风机。
优选地，所述铝合金板材厚度为4～16mm。
优选地，所述铝合金板的终轧温度为380℃～420℃。
优选地，所述5系铝合金优选为5083铝合金。
本发明还提供由上述方法制得的5系铝合金板材。所得5系铝合金板材的晶粒尺寸小于30μm。
本发明还提供上述5系铝合金板材在铁道客货运列车、高速列车、磁悬浮列车、双层客车、地铁列车、新能源汽车等领域中的应用。
本发明取得的有益效果如下：
本申请发明人在对5系铝合金加工工艺的长期研究中意外发现，当采用特定冷却速度对热轧板材进行冷却，并控制卷曲温度不高于200℃的情况下，铝合金板材的强度和伸长率可显著提高。进而通过一系列试验，确定了5系铝合金板材在热轧后强制风冷的冷却速度范围(15～25℃/秒)；如此既能控制第二相大量析出，又能满足工业实际操作。
采用本发明所述的方法制得的5系铝合金板材，具有晶粒尺寸相对更细(晶粒尺寸小于30μm)，材料的强度相对更高，塑性相对更好。
附图说明
图1为本发明所述5系铝合金板材的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中5083铝合金铸锭的化学成分见表1。
表1
实施例1
本实施例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到4mm厚。
(3)采用吹风机对热轧出口处5083板材进行冷却，冷却速度为15℃/秒，冷却到200℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
实施例2
本实施例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到4mm厚。
(3)采用吹风机对热轧出口处5083板材进行冷却，测量板材的冷却速度为20℃/秒，冷却到190℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
实施例3
本实施例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到16mm厚。
(3)采用吹风机对热轧出口处5083板材进行冷却，测量板材的冷却速度为25℃/秒，冷却到200℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
对比例1
本例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到4mm厚。
(3)采用自然风对热轧出口处5083板材进行冷却，测量板材的冷却速度为10～14℃/秒，冷却期间冷却速度不稳定，冷却到200℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
对比例2
本例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到4mm厚。
(3)采用吹风机对热轧出口处5083板材进行冷却，测量板材的冷却速度为26～30℃/秒，冷却到200℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
对比例3
本例提供一种5系铝合金的制备方法，包括：
(1)通过熔铸得到5083铝合金400mm厚扁锭，成分见表1，在500℃下均匀化退火48h，铣平铸锭各表面。
(2)将铸锭加热到420℃后出炉热轧到16mm厚。
(3)采用吹风机对热轧出口处5083板材进行冷却，测量板材的冷却速度为25℃/秒，冷却到220℃后的板材卷曲成材。
(4)得到的5083板材的拉伸试验按gb/t228.1-2010进行，测得的拉伸性能如表2所示。
表2本发明实施例1-3与对比实施例1-3所得板材的拉伸性能对比
通过上述实施例和对比例所得板材的拉伸性能对比可知，采用本发明所述冷却方法所得的5系铝合金板材在强度与延伸率方面明显优于对比例。
经检测，上述实施例1-3所得5系铝合金板材的晶粒尺寸均小于30μm。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。