CN106222494A - 一种表面平整的铝合金板带及其制备方法 - Google Patents

一种表面平整的铝合金板带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种表面平整的铝合金板带，属于合金领域，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.05～0.10％；Mn：0.8～1.5％；Mg：0.6～1.0％；Zn：0.03～0.12％；Ti：0.01～0.05％；余量为铝。本发明还提供一种表面平整的铝合金板带的制备方法，包括将铝合金铸锭经过热轧步骤和冷轧步骤制得铝合金板带，其中，热轧步骤的热轧出口温度为300～360℃，冷轧步骤的冷轧出口温度为100～150℃。通过精确控制热轧出口和冷轧出口的温度，配合优化后的合金成分，改善了材料在变形过程中的失稳现象，消除了在深冲过程中褶皱现象的产生。

Description

一种表面平整的铝合金板带及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金领域，具体而言，涉及一种表面平整的铝合金板带及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，同时也是应用最多的合金。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
3104铝合金是Al-Mn-Mg系不可热处理强化铝合金，由于具有强度高，耐蚀性强和良好的深冲和拉伸减薄性能，主要用作制造易拉罐罐体材料。
3104铝合金应用于罐体料要求立方织构和形变织构形成合适的配比，得到制耳率很低的板材，从而在深冲和减薄拉伸过程中降低材料浪费率。然而另一方面在3104铝合金板材深冲和拉伸过程中，底部和颈部可能产生褶皱现象，导致外观检查不合格或者报废。
导致褶皱现象的原因是材料在变形过程中的局部失稳。关于铝合金冲压褶皱现象的原因，其涉及到位错，空位和固溶原子的复杂相互作用，目前并没有明确结论。消除铝合金板材在冲压或者深冲过程中的褶皱现象，一般有两种思路，一种是优化冲压模具工艺设计，避开材料的失稳区；另一种方法则是优化材料性能，避免材料在变形过程中失稳现象的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面平整的铝合金板带，主要涉及铝合金板带的制造，该铝合金板带的制耳率低、表面平整，适合进一步地加工。
本发明的另一目的在于提供一种表面平整的铝合金板带的制备方法，其生产工艺简单，设备要求不高，能够有效地减少铝合金板带制造过程中褶皱的出现。
本发明的实施例是这样实现的：
一种表面平整的铝合金板带，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.05～0.10％；Mn：0.8～1.5％；Mg：0.6～1.0％；Zn：0.03～0.12％；Ti：0.01～0.05％；余量为铝。
一种表面平整的铝合金板带的制备方法，包括将铝合金铸锭经过热轧步骤和冷轧步骤制得铝合金板带，其中，热轧步骤的热轧出口温度为300～360℃，冷轧步骤的冷轧出口温度为100～150℃。
本发明实施例的有益效果是：织构是多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构，铝合金深冲时，由于织构的存在会形成制耳，制耳是由板材塑性各向异性引起的深冲制品壁缘呈波浪形的现象。制耳现象与板材的织构有很大的关系,所以要降低材料的制耳率就必须尽可能地消除织构，或者让其产生具有适当配比的、可相互补偿的织构。本发明提供的一种铝合金板带选择Zn元素作为发生团簇或者产生析出相的元素，并严格控制Zn的用量，Zn元素在原子尺度上具有独特优势，符合材料学上固溶原子尺寸与母体原子尺寸一大一小的原则，改善固溶原子间的相互作用，能有效优化合金性能。本发明还提供一种铝合金板带的制备方法，通过精确控制热轧出口和冷轧出口的温度，从而控制MgZn2相(前驱相)的析出，改善材料在变形过程中的失稳现象，消除在深冲过程中褶皱现象的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1～8所提供的一种表面平整的铝合金板带的制备流程图；
图2为本发明实施例1所提供的一种表面平整的铝合金板带在热轧步骤后，冷轧步骤前的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种表面平整的铝合金板带及其制备方法进行具体说明。
一种表面平整的铝合金板带，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.05～0.10％；Mn：0.8～1.5％；Mg：0.6～1.0％；Zn：0.03～0.12％；Ti：0.01～0.05％；余量为铝。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，上述铝合金板带按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.06～0.10％；Mn：1.0～1.4％；Mg：0.7～1.0％；Zn：0.05～0.12％；Ti：0.01～0.04％；余量为铝。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，上述铝合金板带按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.08～0.10％；Mn：1.2～1.4％；Mg：0.8～0.9％；Zn：0.05～0.09％；Ti：0.01～0.02％；余量为铝。
一种表面平整的铝合金板带的制备方法，包括将铝合金铸锭经过热轧步骤和冷轧步骤制得铝合金板带，其中，热轧步骤的热轧出口温度为300～360℃，冷轧步骤的冷轧出口温度为100～150℃。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，上述制备方法还包括在热轧步骤之前的热处理步骤：将铝合金铸锭在550～620℃下热处理10～24h。合金在凝固时都存在枝晶偏析，通过对铝合金铸锭进行均匀化热处理能够消除或降低晶内化学成分和组织的不均匀性，消除或减少在铝合金铸锭快速冷却时所产生的内应力，改善铝合金铸锭的塑性。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，上述制备方法还包括在热处理步骤之后且热轧步骤之前的热粗轧步骤：将热处理后的铝合金铸锭在450～550℃的温度下进行热粗轧。热粗轧可以将厚度较大的铝合金铸锭先轧制成尺寸合适的板材，便于后续热轧步骤中对其进行加工。优选地，热粗轧的具体方式为可逆式热粗轧，经过10～20次轧制得到所需尺寸。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，热轧步骤采用多机架热轧或单机架往复式热轧。采用快速多机架热连轧技术作热轧加工，可以保证较高的储存能和很高的铝板终轧温度，从而使相应的动态再结晶过程获得更细化的晶粒组织，同时起到降低铝合金板带的制耳率的作用。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，热轧步骤的加工量为88～92％。足够的热轧加工量可以为后续冷轧步骤提供更好的加工尺寸，降低冷轧步骤的加工难度。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，在热轧步骤之后且冷轧步骤之前还包括冷却步骤：将热轧之后的铝合金铸锭冷却至室温。足够的冷却可以让合金再结晶，起到细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷的目的。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，冷轧步骤的加工量为90～93％。足够的冷轧加工量可以保证最终铝合金板带的强度。优选地，热轧步骤采用单机架进行冷轧或采用冷连轧。
以下结合实施例对本发明的一种表面平整的铝合金板带及其制备方法的特征和性能作进一步的详细描述，具体生产方法的流程如图1所示。
本发明实施例采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
表1实施例1～8的合金成分
实施例1
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到600℃，并在此温度下保温15h。
热粗轧步骤：在500℃出炉进行可逆式热粗轧，经过15道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为320℃，直至轧制成厚度为2.2mm的二级板材，打卷备用。热轧后的铝合金铸锭的金相组织图如图2所示。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为115℃，得到厚度为0.26mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到600℃，并在此温度下保温15h。
热粗轧步骤：在500℃出炉进行可逆式热粗轧，经过15道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为345℃，直至轧制成厚度为2.2mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为140℃，得到厚度为0.26mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到600℃，并在此温度下保温15h。
热粗轧步骤：在500℃出炉进行可逆式热粗轧，经过15道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为330℃，直至轧制成厚度为2.2mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为130℃，得到厚度为0.26mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到580℃，并在此温度下保温24h。
热粗轧步骤：在450℃出炉进行可逆式热粗轧，经过20道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为330℃，直至轧制成厚度为2.4mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为120℃，得到厚度为0.27mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例5
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到550℃，并在此温度下保温24h。
热粗轧步骤：在480℃出炉进行可逆式热粗轧，经过18道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为335℃，直至轧制成厚度为2.5mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为100℃，得到厚度为0.25mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例6
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到620℃，并在此温度下保温10h。
热粗轧步骤：在530℃出炉进行可逆式热粗轧，经过12道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为310℃，直至轧制成厚度为2.35mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为150℃，得到厚度为0.26mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例7
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到610℃，并在此温度下保温20h。
热粗轧步骤：在550℃出炉进行可逆式热粗轧，经过10道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为355℃，直至轧制成厚度为2.4mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为140℃，得到厚度为0.24mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
实施例8
本实施例提供一种表面平整的铝合金板带，其制备方法如下：
热均匀化步骤：将铝合金铸锭采用差温加热到600℃，并在此温度下保温18h。
热粗轧步骤：在510℃出炉进行可逆式热粗轧，经过15道次轧制，将铝合金铸锭轧制成厚度为25mm的一级板材。
热轧步骤：将上述一级板材经过多机架热连轧，控制热轧出口温度为360℃，直至轧制成厚度为2.35mm的二级板材，打卷备用。
冷轧步骤：等待上述二级板材温度降低到室温后，采用单机架进行冷轧，控制冷轧出口温度为135℃，得到厚度为0.275mm的铝合金板带。采用的铝合金铸锭以及得到的铝合金板带的合金成分如表1所示。
试验例
选取实施例1～8所提供的一种表面平整的铝合金板带，对其各项性能进行测试，测试的具体方式及结果如下：
1.铝合金板带的抗拉强度、屈服强度、延伸率根据国家标准GB/T228.1-2010“金属材料-拉伸试验”进行测试，测试结果如表2所示；
2.铝合金板带的制耳率根据国家标准GB/T24183-2009“金属材料-制耳试验方法”进行测试，测试结果如表2所示；
3.铝合金板带的表面褶皱情况通过目测直接得到，测试结果如表2所示。
表2实施例1～8的铝合金板带的测试结果
从表2中可以看，本发明实施例所提供的铝合金板带，抗拉强度在293～308MPa之间，而屈服强度在275～285MPa之间，抗拉强度和屈服强度都很高。同时，本发明实施例所提供的铝合金板带的制耳率低于2.0％，最低达到1.8％，目测表面无褶皱现象，从结论上来看，本发明实施例所提供的铝合金板带的成分构成以及其加工方法配合使用下，很好的消除了铝合金加工过程中出现的褶皱现象。
综上所述，本发明提供的一种铝合金板带选择Zn元素作为发生团簇或者产生析出相的元素，并严格控制Zn的用量，Zn元素在原子尺度上具有独特优势，符合材料学上固溶原子尺寸与母体原子尺寸一大一小的原则，改善固溶原子间的相互作用，能有效优化合金性能。本发明还提供一种铝合金板带的制备方法，通过精确控制热轧出口和冷轧出口的温度，从而控制MgZn2相(前驱相)的析出，改善材料在变形过程中的失稳现象，消除在深冲过程中褶皱现象的产生。本发明实例均为罐体料生产实例，但并不仅仅局限于罐体料，而适用各种AA3104深冲变形用冷轧薄板。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表面平整的铝合金板带，其特征在于，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.05～0.10％；Mn：0.8～1.5％；Mg：0.6～1.0％；Zn：0.03～0.12％；Ti：0.01～0.05％；余量为铝。
2.根据权利要求1所述的表面平整的铝合金板带，其特征在于，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.06～0.10％；Mn：1.0～1.4％；Mg：0.～1.0％；Zn：0.05～0.12％；Ti：0.01～0.04％；余量为铝。
3.根据权利要求1所述的表面平整的铝合金板带，其特征在于，按重量百分比计，包括Fe：0<Fe<0.6％；Si：0<Si<0.2％；Cu：0.08～0.10％；Mn：1.2～1.4％；Mg：0.8～0.9％；Zn：0.05～0.09％；Ti：0.01～0.02％；余量为铝。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的表面平整的铝合金板带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铝合金铸锭经过热轧步骤和冷轧步骤制得所述铝合金板带，其中，所述热轧步骤的热轧出口温度为300～360℃，所述冷轧步骤的冷轧出口温度为100～150℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在热轧步骤之前的热处理步骤：将铝合金铸锭在550～620℃下均匀化处理10～24h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述热处理步骤之后且所述热轧步骤之前的热粗轧步骤：将热处理后的所述铝合金铸锭在450～550℃的温度下进行热粗轧。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热轧步骤采用多机架热轧或单机架往复式热轧。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热轧步骤的加工量为88～92％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述热轧步骤之后且所述冷轧步骤之前还包括冷却步骤：将热轧之后的所述铝合金铸锭冷却至室温。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧步骤的加工量为90～93％。
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CN111020312A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 山东南山铝业股份有限公司 一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材及其生产方法

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