高应变强化指数AlMgSi合金板材及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高应变强化指数AlMgSi合金板材及其制备方法。该AlMgSi系铝合金板材的成分组成为：Mg：0.8wt%、Si：0.9wt%、Cu：0.8wt%、Zn：≤0.7wt%、Y：0.05～0.15wt%，Fe：≤0.5wt%，Mn：≤0.3wt%，余者为Al和不可避免的杂质，同时杂质总量≤0.15wt%；制备上述成分AlMgSi铝合金板材的方法包括：铝合金铸锭制备、铸锭均匀化、热轧、退火、冷轧、固溶等工序。本发明的优点在于所制备的AlMgSi铝合金板材在T4态具有较低的屈服强度和较高形变硬化能力，在烘烤后具有较高的烘烤硬化能力。
【专利说明】高应变强化指数AlMgSi合金板材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车覆盖件用AlMgSi系铝合金板材及其制备方法，特别涉及一种具有较高应变强化指数(n) AlMgSi系合金板材及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随现代社会的高速发展，能源问题、环境污染日益成为全球面临的重大问题。为面对这一问题，汽车工业正朝着轻量化、低污染、低排放和高效率的方向发展，节能、安全、环保是汽车现代化发展的三大主题。在新能源汽车技术发展尚未成熟的情况下，汽车减重无疑是降低能耗及污染的最佳途径，而以汽车轻量化为主导的先进汽车材料技术是实现这一目标的有效途径。铝合金由于具有其质轻，耐腐蚀，比强度和比刚度高，抗冲击性能好，易表面着色，较好的加工成形性以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性成为汽车轻量化最理想的材料。目前，欧美国家主要以6xxx系合金为基础开发招合金车身板,如车盖、后行李箱盖以及车门等车身构件。欧洲因注重耐蚀性而广泛使用AA6016合金，北美则因侧重于强度而主要采用AA6111合金，最近还开发了抗蚀性更好的6022合金，其6022-T4E29 (为Alcoa内部热处理)已专利化，并投入工业化生产，并用于多款车型的外板及许多内板。
[0003]现代汽车生产流程条件下，AlMgSi系铝合金板材的最终使用强度主要依赖于铝合金板材在烤漆过程中产生的时效强化，而该烤漆强度的高低则由烤漆过程中所形成的析出相的合尺寸、分布和数量所决定。因此，优化Mg、Si和Cu的含量以及添加其它合金化元素，以促进烤漆条件下的强化相的快速、大量析出，可以提高烤漆后的强度。铝合金板材成形性能的提高，主要通过控制板材基体组织和强化相，弱化再结晶织构并使之随机化，不形成特定方向的强烈织构来实现，降低T4态铝合金板材的各向异性，提高板材的成形性。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种适合于制备汽车覆盖件的AlMgSi系铝合金板材及其制备方法；更进一步，本发明的目的在于提供一种制备具有较高应变强化能力的AlMgSi系招合金板材及其制备方法。
[0005]本发明的技术方案:一种适合于制备汽车覆盖件的AlMgSi系铝合金板材，其组成为:Mg:0.8wt%> Si:0.9wt%> Cu:0.8wt%、Zn ≤0.7wt%、Y:0.05 ~0.15wt%, Fe ≤0.5wt%,Mn≤ 0.3wt%，余者为A1和不可避免的杂质，同时不可避免的杂质总量≤0.15wt%。
[0006]制备上述成分AlMgSi铝合金板材的方法，具体包括以下步骤:
a.AlMgSi合金铸锭制备:依照AlMgSi系合金的成分，将称量好的纯铝和其他所添加元素熔化并搅拌均匀后浇入水冷钢模中，制备所需成分的AlMgSi系铝合金板型铸锭；
b.将AlMgSi合金铸锭均匀化处理，以消除各种铸造缺陷；
c.铸锭热轧；
d.热轧板退火；
e.第一次冷轧；f.第二次冷轧
g.固溶处理；
本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤a中，合金的熔炼温度不高于900°C，熔体的浇注温度不高于730°C，浇注钢模要进行预热除气。
[0007]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤b中，铸锭的均匀化温度为560±5°C，均匀化时间24小时。
[0008]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤c中，铸锭热轧温度为560±5°C，热轧总变形量不低于85%。
[0009]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤d中，热轧板的高温退火制度为550±5°C,退火时间不大于1.5小时。
[0010]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤e中，第一次冷轧总变形量不低于60%。
[0011]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤f中，第二次冷轧总变形量不低于75%。
[0012]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，在所述步骤g中，固溶处理在盐浴炉中进行，固溶温度为530°C和540°C，固溶时间分别为0.5分钟和1分钟。
[0013]本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法具有以下优越性:本发明的AlMgSi系铝合金板材的制备方法，通过在热轧完成后对热轧板进行高温退火处理，通过对热轧板进行退火处理，调整热轧板中的晶粒组织和第二相颗粒尺寸、分布等，达到调控后续冷轧过程中变形晶粒组织和第二相间的关系，进而影响铝合金板材固溶处理后的织构，保证板材具有较好的成形性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1本发明AlMgSi系铝合金板材制备流程示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0016]制备铝合金的原材料分别采用99.7%的工业纯铝、工业纯Mg、商用中间合金Al-12%S1、Al-50%Cu、Al-10%Mn和自制Al_40%Fe。铝合金板材的制备方法包括熔炼铸造、均匀化、铣面、热轧、中间退火、冷轧、固溶处理和室温放置等步骤。
[0017]实施例1
采用如表1所示成分的AlMgSi系招合金,其板材经过如下流程制备成0.9mm的冷轧薄板:熔炼铸造一均匀化一铣面一热轧一高温退火(550°C X30min)—冷轧一冷轧，将冷轧薄板样品在盐浴炉中进行540°C X lmin固溶处理，然后在室温停放2周，使铝合金冷轧薄板获得T4态；T4态薄板经2%预应变后进行180° CX20min的模拟烤漆处理。
[0018]实施例2 采用如表1所示成分的AlMgSi系招合金,其板材经过如下流程制备成0.9mm的冷轧薄板:熔炼铸造一均匀化一铣面一热轧一高温退火(550°C X30min)—冷轧一冷轧，将冷轧薄板样品在盐浴炉中进行540°C X0.5min固溶处理，然后在室温停放2周，使铝合金冷轧薄板获得T4态；Τ4态薄板经2%预应变后进行180° CX20min的模拟烤漆处理。
[0019]实施例3
采用如表1所示成分的AlMgSi系招合金,其板材经过如下流程制备成0.9mm的冷轧薄板:熔炼铸造一均匀化一铣面一热轧一高温退火(550°C X30min)—冷轧一冷轧，将冷轧薄板样品在盐浴炉中进行530°C X lmin固溶处理，然后在室温停放2周，使铝合金冷轧薄板获得T4态；T4态薄板经2%预应变后进行180° CX20min的模拟烤漆处理。
[0020]实施例4
采用如表1所示成分的AlMgSi系招合金,其板材经过如下流程制备成0.9mm的冷轧薄板:熔炼铸造一均匀化一铣面一热轧一高温退火(550° CX30min)—冷轧一冷轧，将冷轧薄板样品在盐浴炉中进行530°C X0.5min固溶处理，然后在室温停放2周，使铝合金冷轧薄板获得T4态，T4态薄板经2%预应变后进行180°C X20min的模拟烤漆处理。
[0021]从表2和表3中的实测性能数据可以看出，在本发明的AlMgSi系铝合金成分范围之内，所制备的AlMgSi系铝合金板材的相关性能具有如下特点:在烤漆前低的屈服强度和高的延伸率及应变强化指数；经过成形变形和烤漆后，铝合金板材的屈服强度均比变形烤漆前增加lOOMPa，抗拉强度接近或超过300MPa，可以较好地满足汽车行业对AlMgSi系铝合金板材的性能要求。
[0022]表1为实施例的合金成分配比:
【权利要求】
1.一种高应变强化指数AlMgSi合金板材及其制备方法，其特征在于，该合金的各个组分为:Mg:0.8wt%、Si:0.9wt%、Cu:0.8wt%、Zn:≤ 0.7wt%、Y:0.05 ~0.15wt%, Fe:≤0.5wt%, Mn:≤ 0.3wt%，余者为A1和不可避免的杂质，同时不可避免的杂质总量≤0.15wt%。
2.一种制备如权利要求1所述的AlMgSi铝合金板材的方法，其特征在于，具体包括以下步骤:合金铸锭制备:按照权利要求1所述的AlMgSi系合金的成分分别称量纯铝和其他所添加元素，将称取好的原料熔化并搅拌均匀后浇入水冷钢模中，制备所合金板型铸锭；将步骤a制得的AlMgSi合金铸锭进行均匀化处理，消除各种铸造缺陷；将步骤b制得的均匀化铸锭进行热轧；将步骤c所得热轧板进行高温退火；将步骤d所得退火热轧板进行第一次冷轧；将步骤e所得冷轧板继续冷轧；对步骤f制得的冷轧板进行固溶处理；对步骤g制得的固溶板材进行室温放置，获得T4态。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述步骤a中合金的熔炼温度不高于900°C，熔体的浇注温度不高于730°C，浇注钢模要进行预热除气。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤b中，铸锭的均匀化温度为560±5°C，均匀化时间24小时。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤c中，铸锭热轧温度为560±5°C，热轧总变形量不低于85%。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤d中，热轧板的高温退火制度为550±5°C,退火时间不大于1.5小时。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤e中，第一次冷轧总变形量不低于60%。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤f中，第二次冷轧总变形量不低于75%。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:在所述步骤g中，固溶处理在盐浴炉中进行，固溶温度为530°C和540°C，固溶时间分别为0.5分钟和1分钟。
【文档编号】C22F1/043GK103643092SQ201310721694
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】蔡元华, 张济山 申请人:北京科技大学