本发明涉及铝合金制备
技术领域：
，尤其涉及一种铝合金板材制备方法。
背景技术：
：铝合金材料的应用是油罐车轻量化的重要方法，铝合金油罐车重量可比钢罐车轻约30%。根据ADR（AutorisationDangerousRoad，欧洲道路危险品运输协议）标准，油罐车罐体壁厚设计与材料抗拉强度和延伸率乘积相关。一般情况下同一合金材料其抗拉强度和延伸率具有此消彼长的规律，而延伸率的提高对于提高抗拉强度和延伸率乘积，降低罐体壁厚的贡献更大。目前罐式车罐体封头的主要成型工艺为胀形和旋压，对板材力学性能要求较高，需要有低屈强比（屈服强度比抗拉强度）和高延伸率，屈强比高将会增加胀形难度且容易产生“鼓包”，延伸率低则有可能在旋压过程中产生裂纹。传统生产工艺路线中热轧后常常会进行成品退火，退火方式一般采用厢式炉卷式退火，经过完全退火后的5083铝合金屈强比一般为0.56~0.67，延伸率一般为19~25%，相同工艺条件生产的5182铝合金屈强比一般为0.54~0.63，延伸率一般为24~27%，均有屈强比偏高高，延伸率偏低的特点。造成5083/5182铝合金屈服强度偏高，延伸率偏低的原因可能为材料组织内部仍有少量变形组织未能完成再结晶，材料冷却过程中因温度不均匀产生热应力造成位错运动增值。传统厢式炉卷式退火过程中，卷材升温速度较慢，低温时段组织内部原子移动消耗部分储能且晶核减少，材料的再结晶温度提升，即使延长保温时间，仍有少量组织未能完成再结晶。位错密度是屈服强度的重要影响因素，未完成再结晶的组织中保留了一定的位错密度，加上不均匀冷却过程中新增的位错，使材料的屈服强度升高。在抗拉强度较高的情况下，现有铝合金的延伸率值相对较低，虽然符合国标但不能达到欧标要求；其次，不同批次、不同宽度铝合金板材之间的延伸率值波动较大，稳定性也较差。技术实现要素：针对以上不足，本发明提供一种铝合金板材制备方法，能够在保证抗拉强度合格的前提下，大幅度提升延伸率值，缩小不同批次间材料力学性能指标尤其延伸率值的波动范围，和缩小不同批次宽幅板材之间以及宽幅与常规宽度板材之间力学性能指标尤其延伸率值的波动范围。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种铝合金板材制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造所述铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：4.5~5.5%，Mn：0.2~0.8%，Si：≤0.3%，Cr：≤0.2%，Cu：≤0.1%，Fe：≤0.3%，Zn：≤0.2%，Ti：≤0.1%，Na：≤0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对所述铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造所述铝合金铸锭，所述铝合金铸锭宽度1500~2650mm；（二）热轧：对所述铝合金铸锭进行预热，所述铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为260~360℃，所述卷坯的厚度预留有5~50%的冷轧加工率的预留厚度；（三）冷轧：将所述卷坯进行冷轧，冷轧至成品厚度，冷轧后获得冷轧卷；（四）矫直和切板：将所述冷轧卷横切为板材，横切前经过清洗和矫直工序；（五）退火：采用连续快速板片式退火或板垛式退火进行完全退火，退火温度为300~400℃，保温时间为15min~5h，退火后获得高镁铝合金板材。进一步地，步骤（一）铸造铸锭之后，还包括将所述铝合金铸锭均热后进行切除头尾和铣面的步骤。进一步地，铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：4.8~5.2%，Mn：0.2~0.8%，Si：≤0.3%，Cr：≤0.2%，Cu：≤0.1%，Fe：≤0.3%，Zn：≤0.2%，Ti：≤0.1%，Na：≤0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素。进一步地，步骤（二）热轧中，所述热轧的终轧温度为300~350℃。进一步地，步骤（三）冷轧中，所述成品厚度为4~10mm。镁是5000系合金的主要元素，随着镁含量的增加，合金屈服强度逐渐升高，镁含量为0~1%时合金延伸率随镁含量升高而迅速下降，镁含量大于1%时含量变化对合金延伸率影响较小。本发明制备的高镁铝合金，镁元素含量大于3%时，室温时会析出Al8Mg5平衡相，不适合的热处理或长时间暴露在高温环境下，该相可沿晶界呈连续网状析出，产生晶间腐蚀开裂。但在适合的热处理或避免长时间暴露在高温环境时，镁含量4.0~5.5%以上的铝合金抗拉强度、成形性等综合性能接近钢板，且耐腐蚀性优良。本发明制备的高镁铝合金，镁元素含量大于4.5%，在配合本发明提出的制备工艺下，能得到性能很好的高镁铝合金。锰元素的添加可以提高合金强度，细化晶粒组织，适当增加锰元素含量可以使合金强度在60~120℃的温度范围内几乎无变化，并且在60~170℃范围内比其他铝镁合金具有更好的耐蚀性，但增加过量的锰元素可与铬、铁或钛产生粗大硬脆的金属间化合物。本发明提出的铝合金控制了锰合金的含量，以避免产生粗大硬脆的金属间化合物。钠元素是铝镁合金中的杂质元素，其质量分数虽然很少，但能增加熔体粘度，使铸造产生裂纹，还会增加合金热脆性，使铸锭热轧时出现开裂。本发明提出的铝合金中钠元素含量控制在3ppm（3partspermillion，百万分之三）以下，能增加熔铸尤其热轧工序成品率。连续快速板片式退火可采用辊底炉实现，板垛式退火可采用厢式炉实现。板片式退火、板垛式退火与卷式退火相比，材料的升温速率快慢规律为板片式快于板垛式，板垛式快于卷式，冷却过程材料均匀性优异规律为板片式优于板垛式，板垛式优于卷式。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种铝合金板材制备方法，包括有铸造铸锭、热轧、冷轧、清洗、矫直和切板以及退火等步骤。在铸造铸锭步骤中，本发明提出了特有的铝合金组分，并在后续工艺步骤中围绕该范围组分进行了特有的工艺制备。与传统高镁铝合金板材生产方案相比，本发明工艺生产的高性能铝合金板材，在保证抗拉强度合格的前提下，大幅度提升延伸率值，延伸率高于27%，使材料满足油罐车罐体壁厚减薄设计要求，同时能够缩小不同批次间材料力学性能指标尤其延伸率值的波动范围以及缩小不同批次宽幅板材之间以及宽幅与常规宽度板材之间力学性能指标尤其延伸率值的波动范围，满足ADR（欧洲道路危险品运输协议）和汽车行业质量体系要求。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1实施例1提供了一种按传统工艺生产高镁铝合金板材的方法。步骤（一）：按传统高镁铝合金组分熔炼高镁铝合金合金，经除气、过滤后，进行半连续铸造，铸出宽度为2650mm的扁锭。步骤（二）：将扁锭进行切头尾和铣面处理。步骤（三）：将扁锭于510℃预热5小时，热轧成卷坯，热轧终轧温度为320℃，卷坯厚度为6mm。步骤（四）：对卷坯进行退火处理，退火温度为360℃，保温时间为10h，退火后获得卷材，开卷后获得板材。实施例2实施例2提供了一种铝合金板材制备方法，包括以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：4.5%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，Fe：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭宽度2650mm。铸造的铝合金铸锭为扁锭，将该扁锭均热后进行切头尾和铣面处理。（二）热轧：对铝合金铸锭进行预热，铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为350℃，卷坯的厚度预留有14.2%的冷轧加工率的预留厚度，热轧后卷坯的厚度为7mm。（三）冷轧：将卷坯进行冷轧，冷轧一个道次，冷轧至6mm，冷轧后获得冷轧卷。（四）矫直和切板：将卷材切为板材，横切前经过清洗和矫直工序。（五）退火：采用辊底炉连续式快速退火对冷轧卷进行完全退火，退火温度为330℃，保温时间为20min，退火后获得O态高镁铝合金板材。依据实施例2给出的铝合金板材制备方法制得的铝合金的延伸率高于27%。实施例3实施例3提供了一种铝合金板材制备方法，包括以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：5.5%，Mn：0.8%，Si：0.3%，Cr：0.2%，Cu：0.1%，Fe：0.3%，Zn：0.2%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭宽度2650mm。铸造的铝合金铸锭为扁锭，将该扁锭均热后进行切头尾和铣面处理。（二）热轧：对铝合金铸锭进行预热，铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为350℃，卷坯的厚度预留有14.2%的冷轧加工率的预留厚度，热轧后卷坯的厚度为7mm。（三）冷轧：将卷坯进行冷轧，冷轧一个道次，冷轧至6mm，冷轧后获得冷轧卷。（四）矫直和切板：将卷材切为板材，横切前经过清洗和矫直工序。（五）退火：采用板垛进行箱式炉批量退火对冷轧卷进行退火，退火温度为350℃，保温时间为5h，退火后获得O态高镁铝合金板材。依据实施例3给出的铝合金板材制备方法制得的铝合金的延伸率高于27%。实施例4实施例4提供了一种铝合金板材制备方法，包括以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：4.8%，Mn：0.8%，Si：0.3%，Cr：0.2%，Cu：0.1%，Fe：0.3%，Zn：0.2%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭宽度2650mm。铸造的铝合金铸锭为扁锭，将该扁锭均热后进行切头尾和铣面处理。（二）热轧：对铝合金铸锭进行预热，铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为300℃，卷坯的厚度预留有33.3%的冷轧加工率的预留厚度，热轧后卷坯的厚度为6mm。（三）冷轧：将卷坯进行冷轧，冷轧两个道次，冷轧至4mm，冷轧后获得冷轧卷。（四）矫直和切板：将卷材切为板材，横切前经过清洗和矫直工序。（五）退火：采用板垛进行箱式炉批量退火对冷轧卷进行退火，退火温度为300℃，保温时间为5h，退火后获得O态高镁铝合金板材。依据实施例4给出的铝合金板材制备方法制得的铝合金的延伸率高于27%。实施例5实施例5提供了一种铝合金板材制备方法，包括以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：5.2%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，Fe：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭宽度1500mm。铸造的铝合金铸锭为扁锭，将该扁锭均热后进行切头尾和铣面处理。（二）热轧：对铝合金铸锭进行预热，铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为360℃，卷坯的厚度预留有5%的冷轧加工率的预留厚度，热轧后卷坯的厚度为10.5mm。（三）冷轧：将卷坯进行冷轧，冷轧一道次，冷轧至10mm，冷轧后获得冷轧卷。（四）矫直和切板：将卷材切为板材，横切前经过清洗和矫直工序。（五）退火：采用辊底炉连续式快速退火对冷轧卷进行完全退火，退火温度为400℃，保温时间为30min，退火后获得O态高镁铝合金板材。依据实施例5给出的铝合金板材制备方法制得的铝合金的延伸率高于27%。实施例6实施例6提供了一种铝合金板材制备方法，包括以下步骤：（一）铸造铸锭：铸造铝合金铸锭，用于铸造铝合金铸锭的铝合金熔体的组分及重量百分比为：Mg：5.5%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，Fe：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余为Al和不可避免的杂质元素；对铝合金熔体进行二级除气、三级除渣净化处理后，采用热顶半连续铸造工艺铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭宽度2000mm。铸造的铝合金铸锭为扁锭，将该扁锭均热后进行切头尾和铣面处理。（二）热轧：对铝合金铸锭进行预热，铝合金铸锭预热后热轧成卷坯，热轧的终轧温度为260℃，卷坯的厚度预留有14.2%的冷轧加工率的预留厚度，热轧后卷坯的厚度为7mm。（三）冷轧：将卷坯进行冷轧，冷轧一道次，冷轧至6mm，冷轧后获得冷轧卷。（四）矫直和切板：将卷材切为板材，横切前经过清洗和矫直工序。（五）退火：采用辊底炉连续式快速退火对冷轧卷进行完全退火，退火温度为400℃，保温时间为15min，退火后获得O态高镁铝合金板材。依据实施例6给出的铝合金板材制备方法制得的铝合金的延伸率高于27%。对部分实施例制备方法制备获得的产品进行性能测试，其中对按实施例1的工艺方法制备的铝合金标号为试样A，其中对按实施例2的工艺方法制备的铝合金标号为试样B，其中对按实施例3的工艺方法制备的铝合金标号为试样C，所获的性能如表1所示。其中，GB3880.2-2012是国家标准，为一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能，表示的是GB/T3880.2-2012下的标准参数范围；EN14286-2008是欧洲标准学会标准，为铝和铝合金-危险货物的储存和运输用罐的可焊接轧制品的标准。表1中Cpk为过程能力指数，是现代企业用于表示制程能力的指标，Cpk为1-1.33时是正常，但接近1危险，1.33-1.67时是充分，可以继续保持；本计算中，Cpk取25个批次进行统计。合金状态Rm/MPaRp0.2/MPaA/%Cpk（A）GB/T3880.2-2012270~345≥11516-EN14286-2008280~350≥12526-试样A-横向290~320150~20019~251.1试样A-纵向290~320150~20019~251.0试样B-横向280~320125~16027~301.45试样B-纵向280~320125~16027~301.40试样C-横向280~320125~17027~301.38试样C-纵向280~320125~17027~301.31表1试样A、试样B、试样C与GB/T3880.2-2012和EN14286-2008的性能参数对比从表1中可以看出，试样A的抗拉强度（Rm）和在标距部分的非比例伸长达到原始标距0.2%时的应力（Rp0.2）要略好于试样B和试样C的抗拉强度和在标距部分的非比例伸长达到原始标距0.2%时的应力；但在延伸率（A）方面，试样B和试样C的延伸率要远好于试样A的延伸率，试样A的延伸率只达到GB/T3880.2-2012标准，未达到EN14286-2008的标准，试样B和试样C均达到了EN14286-2008的标准，证明本发明提供的铝合金板材制备方法能够大幅提升所制备的铝合金的延伸率；在Cpk上，试样B和试样C同样获得了优异的数值，证明本发明提供的铝合金板材制备方法所制备的铝合金在不同批次间材料力学性能指标尤其延伸率值的波动和不同批次宽幅板材之间以及宽幅与常规宽度板材之间力学性能指标尤其延伸率值的波动很小，表明本发明提供的铝合金板材制备方法所制备的铝合金的延伸率值非常稳定。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3