专利名称：一种AlMgSi合金板材及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种AlMgSi合金板材及其制备方法。
背景技术：
铝镁硅合金是现代汽车行业发展较快的一种合金，目前受到世界汽车行业的广泛 重视，基于节能环保的要求，铝镁硅合金作为汽车用轻质材料具有广泛的使用基础，汽车厂 商和科研机构都在积极研发汽车车身板用铝合金，达到稳定质量，优化工艺，降低成本的目 的。可热处理强化的AlMgSi系合金由于具有中等强度、较高的塑性，焊接性优良，冷加工性 好，锻造性能好，热锻时表面无氧化皮、锻后表面质量好，加工余量小，材料耐蚀性好，无应 力腐蚀开裂倾向等特点，在制造汽车车身和关键受力件中颇受汽车制造商的欢迎。然而目前的铝镁硅合金中延伸率和抗拉强度上还不能满足要求，开发一种综合性 能更好的铝镁硅合金是目前急需解决的问题。
发明内容
针对现有铝镁硅合金性能上的不足，本发明提供一种AlMgSi合金板材及其制 备方法；通过在铝镁硅合金中加入微量稀土元素，以及合理的工艺，制备出抗拉强度超过 400MPa，延伸率17%以上的AlMgSi合金。本发明的AlMgSi合金板材的成分按重量百分比含Mg 0. TO. 8%, Si Γ . 5%, Cu 0. 7 0. 8%, Mn 0. Γθ. 3%, Er 0. Γθ. 5%, Zr 0. Γθ. 2%，余量为 Al。上述的AlMgSi合金板材的抗拉强度MOOMPa，屈服强度>300MPa，延伸率>17%。上述的AlMgSi合金板材中含有ErMnSi相。本发明的AlMgSi合金板材的制备方法按以下步骤进行
1、将金属铝在20(T25(TC预热广2h，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化；
2、将AlEr合金、AlZr合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在20(T250°C预热 广2h，然后加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温15 20min ；
3、待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，然后扒S，再加入覆盖剂，覆 盖剂的加入量为熔体总重量的2 3% ；
4、用钟罩将金属镁压入熔体中3 5min后，取出钟罩，在735士5°C保温3(T40min，获得 熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融合金中各元素的重量百分比为Mg 0. Γ0. 8%，Si Γι. 5%, Cu 0. 7 0. 8%, Mn 0. Γθ. 3%, Er 0. Γθ. 5%, Zr 0. Γθ. 2%，余量为 Al，并且金属镁按 加入量过量加入80 100% ；
5、用钟罩将固态六氯乙烷压入熔融合金中除杂，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的 4飞％，待熔融合金停止产生气泡后，将熔融合金降温至68(T70(TC，再浇注到经过200士5°C 预热广池的坩埚中制坯，熔融合金凝固后获得合金坯料；
6、将合金坯料加热到520士5°C保温101 进行均勻化退火，然后降温到430士5°C保 温广池，再在430士5°C条件下进行三道次热轧，再进行三道次的常温冷轧，要求总压下量为85、0%，获得轧制板材；
7、将轧制板材在540士5°C保温广2h进行固溶，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C 保温4、h进行时效热处理，获得AlMgSi合金板材。上述方法中的将熔体搅拌均勻是在熔体表面的结膜上开口，用棒状物体在熔体内 上下搅动，使熔体混合均勻。上述方法中的扒渣是先将扒渣勺在20(T25(TC预热广2h，然后用扒渣勺扒去熔体 上方的杂质。上述方法中用钟罩将金属镁压入熔体中是先将钟罩在20(T25(TC预热广2h，然后 将金属镁放入钟罩中，用钟罩将金属镁压入熔体中。上述方法中用钟罩将固态六氯乙烷压入熔融合金中是先将钟罩在20(T25(TC预热 广2h，然后将固态六氯乙烷放入钟罩中，用钟罩将固态六氯乙烷压入熔体中。上述的覆盖剂为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分比为50%。上述方法中进行三道次热轧时，第一道次的压下量控制在45飞0%，每道次热轧完 成后将合金坯料在430士5°C保温l(Tl5min进行再结晶退火，以消除变形抗力。本发明的AlMgSi合金板材的成分大多是常规金属，含有的稀土元素用量少，合金 成本增加较少，通过合理的元素组成和制备工艺，能够获得综合性能合金板材产品，制备过 程不需要采用特殊设备，热轧后采用冷轧的方式，提高了工艺效果，减少了生产能耗。
图1为本发明实施例1中的轧制板材外观图2为本发明实施例1中的AlMgSi合金板材金相组织图； 图3为本发明实施例1中的AlMgSi合金板材XRD物相图。
具体实施例方式本发明实施例中采用的金属铝重量纯度彡99. 99% ； 本发明实施例中采用的金属镁重量纯度彡99. 99% ；
本发明实施例中选用的AlEr合金为市购Al-13Er合金； 本发明实施例中选用的A1&合金为市购A1-4&合金； 本发明实施例中选用的AlCu合金为市购A1-50CU合金； 本发明实施例中选用的AlSi合金为市购AH6Si合金； 本发明实施例中选用的AlMn合金为市购Al-IOMn合金； 本发明实施例中采用的固态六氯乙烷为市购产品； 本发明实施例中采用的氯化钾和氯化钠为市购产品； 本发明实施例中采用的加热炉为30kW井式电阻炉； 本发明实施例中采用的坩埚为石墨坩埚；
本发明实施例中的将熔体搅拌均勻是在熔体表面的结膜上开口，用金属棒在熔体内上 下搅动，使熔体混合均勻。实施例1
将金属铝在200°C预热池，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化；将AlEr合金、A1&合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在200°C预热浊，然后 加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温15min ；
待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，将扒渣勺在200°C预热池，然后 用扒渣勺扒S，再加入覆盖剂，覆盖剂为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分 比为50%，覆盖剂的加入量为熔体总重量的21 ；
先将钟罩在250°C预热lh，然后将金属镁放入钟罩中，用钟罩将金属镁压入熔体中 :3min后，取出钟罩，在735士5°C保温40min，获得熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融 合金中各元素的重量百分比为Mg 0. 8%, Si 1%，Cu 0. 8%, Mn 0. 2%, Er 0. 4%, Zr 0. 15%，余 量为Al，并且金属镁按加入量过量加入100% ；
先将钟罩在250°C预热lh，然后将固态六氯乙烷放入钟罩中，用钟罩将固态六氯乙烷 压入熔融合金中除杂，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的5%，待熔融合金停止产生气泡 后，将熔融合金降温至700°C，再浇注到经过200士5°C预热Ih的坩埚中制坯，熔融合金凝固 后获得合金坯料；
将合金坯料加热到520士5 V保温15h，然后降温到430士5 V保温lh，再在430士5 V 条件下进行三道次热轧，第一道次的压下量控制在47%，每道次热轧完成后将合金坯料在 430士5°C保温15min进行再结晶退火，热轧完成后再进行三道次的常温冷轧，要求热轧和 冷轧的总压下量为86%，获得轧制板材；
将轧制板材在540士5°C保温池进行固溶，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C保温 5h，获得AlMgSi合金板材，其成分按重量百分比含Mg 0.8%，Si 1%，Cu 0.8%，Mn 0.2%，Er 0. 4%，Zr 0. 15%，余量为Al ；抗拉强度437. 7MPa，屈服强度352. 8MPa，延伸率19% ；AlMgSi合 金板材中含有ErMnSi相；外观如图1所示，金相组织如图2所示，XRD如图3所示。
实施例2
将金属铝在220°C预热池，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化； 将AlEr合金、A1&合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在230°C预热浊，然后 加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温16min ；
待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，将扒渣勺在250°C预热lh，然后 用扒渣勺扒S，再加入覆盖剂，覆盖剂为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分 比为50%，覆盖剂的加入量为熔体总重量的3% ；
先将钟罩在预热lh，然后将金属镁放入钟罩中，用钟罩将金属镁压入熔体中 細in后，取出钟罩，在735士5°C保温35min，获得熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融 合金中各元素的重量百分比为Mg 0. 4%, Si 1. 5%, Cu 0. 7%, Mn 0. 3%, Er 0. 5%, Zr 0. 2%，余 量为Al，并且金属镁按加入量过量加入80% ；
先将钟罩在240°C预热lh，然后将固态六氯乙烷放入钟罩中，用钟罩将固态六氯乙烷 压入熔融合金中除杂，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的4%，待熔融合金停止产生气泡 后，将熔融合金降温至700°C，再浇注到经过200士5°C预热池的坩埚中制坯，熔融合金凝固 后获得合金坯料；
将合金坯料加热到520士5°C保温14h，然后降温到430士5°C保温2h，再在430士5°C 条件下进行三道次热轧，第一道次的压下量控制在50%，每道次热轧完成后将合金坯料在 430士5°C保温13min进行再结晶退火，热轧完成后再进行三道次的常温冷轧，要求热轧和冷轧的总压下量为89%，获得轧制板材；
将轧制板材在540士5°C保温Ih进行固溶，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C保温 5h，获得AlMgSi合金板材，其成分按重量百分比含Mg 0. 4%, Si 1. 5%, Cu 0. 7%,Mn 0. 3%, Er 0. 5%，Zr 0. 2%，余量为Al ；抗拉强度426. 3MPa，屈服强度342. 6MPa，延伸率18%。实施例3
将金属铝在240°C预热lh，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化； 将AlEr合金、A1&合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在240°C预热lh，然后 加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温ISmin ；
待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，将扒渣勺在240°C预热lh，然后 用扒渣勺扒S，再加入覆盖剂，覆盖剂为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分 比为50%，覆盖剂的加入量为熔体总重量的2. 5% ；
先将钟罩在220°C预热池，然后将金属镁放入钟罩中，用钟罩将金属镁压入熔体中 5min后，取出钟罩，在735士5°C保温30min，获得熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融 合金中各元素的重量百分比为MgO. 8%, Si 1%，CuO. 8%, Mn 0. 2%, Er 0. 2%, Zr 0. 15%，余量 为Al，并且金属镁按加入量过量加入90% ；
先将钟罩在220°C预热2h，然后将固态六氯乙烷放入钟罩中，用钟罩将固态六氯乙烷 压入熔融合金中除杂，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的5%，待熔融合金停止产生气泡 后，将熔融合金降温至690°C，再浇注到经过200士5°C预热池的坩埚中制坯，熔融合金凝固 后获得合金坯料；
将合金坯料加热到520士5°C保温12h，然后降温到430士5°C保温2h，再在430士5°C 条件下进行三道次热轧，第一道次的压下量控制在45%，每道次热轧完成后将合金坯料在 430士5°C保温12min进行再结晶退火，热轧完成后再进行三道次的常温冷轧，要求热轧和 冷轧的总压下量为85%，获得轧制板材；
将轧制板材在540士5°C保温池进行固溶，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C保 温4h，获得AlMgSi合金板材，其成分按重量百分比含MgO. 8%，Si 1%，CuO. 8%，Mn 0. 2%，Er 0. 2%，Zr 0. 15%，余量为Al ；抗拉强度400. 5MPa，屈服强度321. 5MPa，延伸率18%。实施例4
将金属铝在250°C预热lh，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化； 将AlEr合金、A1&合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在250°C预热lh，然后 加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温20min ；
待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，将扒渣勺在230°C预热池，然后 用扒渣勺扒S，再加入覆盖剂，覆盖剂为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分 比为50%，覆盖剂的加入量为熔体总重量的2. 5% ；
先将钟罩在200°C预热池，然后将金属镁放入钟罩中，用钟罩将金属镁压入熔体中 細in后，取出钟罩，在735士5°C保温30min，获得熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融 合金中各元素的重量百分比为 Mg 0. 6%, Si 1. 3%, Cu 0. 75%, Mn 0. 1%，Er 0. 1%，Zr 0. 1%， 余量为Al，并且金属镁按加入量过量加入100% ；
先将钟罩在200°C预热2h，然后将固态六氯乙烷放入钟罩中，用钟罩将固态六氯乙烷 压入熔融合金中除杂，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的5%，待熔融合金停止产生气泡后，将熔融合金降温至680°C，再浇注到经过200士5°C预热Ih的坩埚中制坯，熔融合金凝固 后获得合金坯料；
将合金坯料加热到520士5 V保温10h，然后降温到430士5 V保温lh，再在430士5 V 条件下进行三道次热轧，第一道次的压下量控制在48%，每道次热轧完成后将合金坯料在 430士5°C保温IOmin进行再结晶退火，热轧完成后再进行三道次的常温冷轧，要求热轧和 冷轧的总压下量为90%，获得轧制板材；
将轧制板材在MO士5°C保温Ih进行固溶，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C保 温4. 5h，获得AlMgSi合金板材，其成分按重量百分比含Mg 0. 6%，Si 1. 3%，Cu 0. 75%，Mn 0. 1%，Er 0. 1%，Zr 0. 1%，余量为 Al ；抗拉强度 419. 8MPa，屈服强度 334. IMPa，延伸率 19%。
权利要求
1.一种AlMgSi合金板材，其特征在于成分按重量百分比含Mg 0. 4 0· 8%，Si Γ . 5%， Cu 0. 7 0. 8%, Mn 0. Γθ. 3%, Er 0. Γθ. 5%, Zr 0. Γθ. 2%，余量为 Al ；合金板材的抗拉强度 MOOMPa，屈服强度>300MPa，延伸率>17%。
2.—种权利要求1所述的AlMgSi合金板材的制备方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将金属铝在20(T25(TC预热广2h，然后置于温度为755士5°C的加热炉中熔化；(2)将AlEr合金、A1&合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金分别在20(T25(rC预热 广2h，然后加入到熔化的金属铝中，待合金全部熔化后，在755士5°C保温15 20min ；(3)待保温后的熔体降温到735士5°C时，将熔体搅拌均勻，然后扒渣，再加入覆盖剂，覆 盖剂的加入量为熔体总重量的2 3% ；(4)用钟罩将金属镁压入熔体中3 5min后，取出钟罩，在735士5°C保温3(T40min，获得 熔融合金；各种金属及合金的用量按熔融合金中各元素的重量百分比为Mg 0. Γ0. 8%，Si Γι. 5%, Cu 0. 7 0. 8%, Mn 0. Γθ. 3%, Er 0. Γθ. 5%, Zr 0. Γθ. 2%，余量为 Al，并且金属镁按 加入量过量加入80 100% ；(5)用钟罩将固态六氯乙烷压入熔融合金中，六氯乙烷的用量为熔融合金总重量的 4 5%，待熔融合金停止产生气泡后，将熔融合金降温至68(T70(TC，再浇注到经过200士5°C 预热广池的坩埚中制坯，凝固后获得合金坯料；(6)将合金坯料加热到520士5°C保温10 15h，然后降温到430士5°C保温广2h，再在 430士5°C条件下进行三道次热轧，然后再进行三道次的常温冷轧，要求总压下量为85、0%， 获得轧制板材；(7)将轧制板材在MO士5°C保温广2h，然后用常温水淬火，再升温到180士5°C保温 4 5h，获得AlMgSi合金板材。
3.根据权利要求2所述的一种AlMgSi合金板材的制备方法，其特征在于进行三道次 热轧时，第一道次的压下量控制在45飞0%，每道次热轧完成后将合金坯料在430士5°C保温 10 15min。
4.根据权利要求2所述的一种AlMgSi合金板材的制备方法，其特征在于所述的覆盖剂 为氯化钾和氯化钠的混合盐，其中氯化钾的重量百分比为50%。
全文摘要
一种AlMgSi合金板材及其制备方法，属于材料技术领域，成分按重量百分比含Mg0.4~0.8%，Si1~1.5%，Cu0.7~0.8%，Mn0.1~0.3%，Er0.1~0.5%，Zr0.1~0.2%，余量为Al；制备方法为将铝预热后置于加热炉中熔化；将AlEr合金、AlZr合金、AlCu合金、AlSi合金和AlMn合金预热后加入到熔化的金属铝中，熔化后保温；降温到735±5℃，搅拌、扒渣、加入覆盖剂；用钟罩将金属镁压入熔体中保温，获得熔融合金；用钟罩将固态六氯乙烷压入熔融合金中，停止产生气泡后降温并浇注，凝固后获得合金坯料；将合金坯料加热保温后降温，进行热轧和常温冷轧，然后在540±5℃保温1~2h，淬火，再升温到180±5℃保温4~5h。本发明的AlMgSi合金板材性能优良，制备方法简单，提高了工艺效果，减少了生产能耗。
文档编号C22F1/043GK102061410SQ20111002584
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者李赫亮, 秦岳阳, 袁晓光, 赵倩, 郑伟, 黄宏军 申请人:沈阳工业大学