CN106917017A - 铝合金板材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金板材及其生产方法，属于铝合金板材生产领域。该铝合金板材，按质量百分数计，其化学成分包括Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al。其生产方法是将铝合金原料熔炼成熔体，取样分析，控制熔体的化学成分满足上述需求，接着将熔体铸造、热轧以及退火；其中，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35～40％、废铝料35～40％以及电解液20～30％。通过优化铝合金板材的化学组分，以满足罐车材料综合合金强度、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性好的特殊要求。

Description

铝合金板材及其生产方法
技术领域
本发明涉及铝合金板材生产领域，具体而言，涉及一种铝合金板材及其生产方法。
背景技术
节能减排、结构轻量化已成全球趋势。铝合金罐车同钢相比有其密度小，耐蚀性好，易焊接、寿命长、易回收、减排放、不使电荷聚集等特点。近年来铝及合金在汽车工业的使用越来越广泛。欧、美、澳、日等国铝合金罐车已达90％以上，而我国不到2％。在我国推行铝合金罐车与发达国家比有很大的发展空间，广阔的市场前景。
用于铝合金罐车的用料一般为Al-Mg合金。如：5083、5182、5454。5083合金为不可热处理合金，强度良好，可切削性良好。5083合金广泛用于海事用途如船舶，以及汽车、飞机焊接件、地铁轻轨，需严格防火的压力容器、制冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹零件、装甲等领域。因此，5083合金是罐用铝合金板材主要采用的铝合金板材，5083合金是铝-镁合金，但现有的合金中，Si(硅)的质量含量不大于0.40％、Fe(铁)的质量含量不大于0.40％、Cu(铜)的质量含量不大于0.10％、Mn(锰)的质量含量在0.4-1.0％之间、Cr(铬)的质量含量在0.05-0.25％之间、Ti(钛)的质量含量小于0.15％、Mg(镁)的质量含量在4.0-4.9％之间、Zn(锌)的质量含量不大于0.25％、Al(铝)为余量。该成分的配比导致合金的强度(高温强度、低温强度)、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性低，因而无法满足罐车材料的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金板材，优化了铝合金板材的化学组分，以满足罐车材料综合合金高强度(高温强度好、低温强度好)、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性好的特殊要求。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金板材的生产方法，通过改善工艺，进一步提高铝合金板材的强度、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性等性能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种铝合金板材，按质量百分数计，其化学成分包括Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al。
一种铝合金板材的生产方法，将铝合金原料熔炼成熔体，取样分析，控制熔体的化学成分为：Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al；
将熔体铸造成铝合金铸锭，将铝合金铸锭经热轧处理为中间卷材后退火；
其中，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35～40％、废铝料35～40％以及电解液20～30％。
本发明提供的一种铝合金板材及其生产方法的有益效果是：本实施例通过对铝合金板材的化学成分在标准基础上进行限定和优化，提升Mn和Mg的最小值含量，同时降低Si、Fe、Cr、Zn和Ti的最大值含量，通过各种元素之间的相互配合，以达到提升合金强度、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性等，此外，Cr的含量控制也使合金的表面光鲜性好。并结合铝合金板材的生产方法通过将热轧后的中间卷材直接退火，无需进行冷轧处理的工艺进一步提升铝合金板材的强度、综合性能以及表面质量。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例2提供的铝合金板材的晶粒组织的结构示意图；
图2是本发明实施例3提供的铝合金板材的晶粒组织的结构示意图；
图3是本发明实施例4提供的铝合金板材的晶粒组织的结构示意图。
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铝合金板材和一种铝合金板材的生产方法进行具体说明。
一种铝合金板材，按照质量百分数计其化学成分包括：Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al。
优选地，按质量百分数计，其化学成分包括Si：0.04～0.07％；Fe：0.12～0.16％；Cu：0.03～0.09％，Mn：0.75～0.8％，Mg：4.7～4.9％；Cr：0.13～0.14％，Zn：0.001～0.014％，Ti：0.01～0.02％，余量为Al。
它与ASTM B209M或GB/T3190公布的标称化学成分相比(如表1)，主要成分控制更严格，通过控制铝合金板材的化学成分，改善合金高强度(高温强度好、低温强度好)、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性好。
表1标称成分与本发明化学成分比较
本实施例中，通过对铝合金板材的化学成分在标准基础上进行限定和优化，从而提升铝合金板材的综合合金高强度(高温强度好、低温强度好)、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性好。
通过上表可以看出，本发明对Si和Fe的优化较为明显，在标准基础上，降低了Si和Fe的含量，合金中Si和Fe的含量高，会降低合金的耐蚀性，而Mn可以抑制Fe的不利影响，进而本发明实施例中提升了Mn的最小值，使Mn的含量在0.7-1.0之间，进而抑制Fe含量降低耐蚀性的不利影响，同时耐蚀性包括点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和剥蚀倾向。由于铜是合金中的强化元素，铜和铝能够形成CuAl2强化相，提高强度，但随着含铜量的增加，耐蚀性下降，点蚀性下降，点蚀和晶间腐蚀敏感性增加。此外，随着镁的含量的提高，合金的强度也会增加，但是，随着镁含量增大，点蚀倾向增加，随着冷加工变形量增大，应力腐蚀和剥蚀敏感性增加。因而本实施例中，对铜和镁的含量限定时，尽可能的在标准范围下提高铜和镁的含量，进而提升合金的强度。此外，Cr能够细化晶粒，提高抗应力腐蚀能力。
本实施例中通过对铝合金板材的成分进行特定化的限定，提升Mn和Mg的最小值含量，同时降低Si、Fe、Cr、Zn和Ti的最大值含量，通过各种元素之间的相互配合，以达到提升合金强度、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性等，此外，Cr的含量控制也使合金的表面光鲜性好。
本实施例提供的铝合金板材可以按照常规生产方法进行熔炼、铸造以及后期处理，制得的铝合板材，基于对其化学成分的优化，相较于现有技术中铝合金板材，其综合合金高强度(高温强度高、低温强度高)、焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性好。
一种铝合金板材的生产方法，其包括：
将铝合金原料熔炼成熔体，取样分析，控制熔体的化学成分为：Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al；
将熔体铸造成铝合金铸锭，将铝合金铸锭经热轧处理为中间卷材，将中间卷材退火。
铝合金板材的生产方法的步骤S1——熔炼具体为：
将铝合金原料于720～750℃的条件下进行熔炼并搅拌得熔体；其中，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35～40％、废铝料35～40％以及电解液20～30％。
固体铝料是成分为≥99.7％的固体铝料。具体为重熔用铝锭；废铝料为相同的合金成分的角边料，例如：铸锭锯切头尾料、热轧板材切头尾料中的一种或多种。
具体地，按铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，在720～750℃的条件下熔炼铝合金原料，当铝合金原料的50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，搅拌时间为30～40min，当铝合金原料全部熔化后，加入成分添加剂。
成分添加剂是一种以金属粉加入粘贴剂(如：2号熔剂)机械压制成型的饼状产品。用成分添加剂或中间合金可简化铝合金熔炼工艺时间，节约能源和原材料，降低生产成本，利于精确控制合金成份，提高产品质量。
5XXX系合金的镁含量为0.5～6.0％(质量分数)，存在的相随成分的不同而有所改变。由于Mg2Si在铝中的固溶度很小，Mg2Si是该系列合金中的主要相。本实施例中，优选锰剂作为成分添加剂添加至熔化后的铝合金原料中，锰剂具有金属含量高、体积小、便于储运和使用等优点。锰的加入可使含镁相沉淀均匀，提高合金的耐蚀性，特别是抗应力腐蚀开裂的能力；锰的加入能显著提高合金强度，并确保合金具有更高的稳定性。
成分添加剂的使用方法为：除去铝液表面的浮渣，在通常的操作温度(即710℃～750℃)下将成分添加剂均匀地投入熔池内，充分搅拌5～10分钟。为使铝合金元素分布均匀吸收完全，在充分搅拌后应静置后10～15分钟，并进行扒渣、调整成分。
铝合金板材的生产方法的步骤S2——多级净化处理具体为：
在对熔体进行多级净化处理时，先进行S201：混合气精炼。
将熔体转移到保温炉，进行炉侧Ar和Cl2混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间。
通过向铝合金溶液内吹入既不溶于铝合金液又不与氢气发生反应的惰性气体，获得无氢气泡。由于这些小气泡在上浮过程中，一方面会吸附Al2O3等夹杂物，另一方面还会夹住氮气或者氩气气泡和合金液接触面间的压力差，将溶于合金液中的氢吸入气泡内。当吸附了夹杂物和/或氢的气泡上浮到液面被排除后，可以达到去气和除渣的目的。
本实施例中采用Ar和Cl2混合气进行精炼，其中，活性气体氯气不溶于铝合金液，但能和铝及溶于铝合金液中的氢发生强烈的化学反应，生成不溶于铝合金液的HCl和AlCl3气体。由于反应生成的这些气体和未参加反应的Cl2这都能起吸附氢气和氧化夹杂物的作用，所以其精炼效果比使用单一气体氩气或者氮气要好得多。一般在通氯气进行简练处理时，铝合金液的温度一般控制在690～720℃，但通氯气时间则依不同的合金系而有所不同。虽然通氯气精炼的效果较好，但整套设备比较复杂，并且氯气有毒性，对人体有害和对设备、环境有腐蚀作用，因此本实施例中，将Cl2和Ar混合使用，与通氯气精炼相比，通混合气体精炼的精炼时间节省一半，并且由于使用了氩气，减轻了氯气对人体及设备的腐蚀作用，从而使工作条件也得到较大改善。同时，通入Cl2还与碱金属(Na、K、Ca)反应，起到除碱金属的作用。
混合气精炼结束后，再进行S202：除气除杂。
除气除杂：将熔体经SNIF除气设备进行熔体除气；然后将30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分别加热至600～750℃，使熔体依次经过30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤。
本实施例提供的熔体先经过Ar和Cl2混合气进行精炼，能够去除熔体内的气体和杂质，进一步再利用SNIF除气设备进行熔体除气，以及30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤，使得熔体的含气量和含杂量进一步降低，同时泡沫陶瓷板加热后，能够有效防止泡沫陶瓷板堵塞，又有效去除熔体夹杂物。此外，根据渣气伴生的原理，在除去夹杂物的同时，熔体中的氢也会进一步下降。通过两次除杂除气，极大地降低了熔体内的含气和含杂量，为铸造表面洁净细腻、色泽均一的铝合金铸锭奠定了基础。
在除气除杂之后，多级净化处理还包括S203：晶粒细化。
往熔体中加入变质剂，熔体与变质剂的质量比为100：0.01～0.03。加入变质剂能够改善结晶过程，优选利用Al5Ti1B晶粒细化丝作为变质剂。
熔体净化采用多级联合熔体净化技术，使铸锭冶金质量达到高纯化的水平，使铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜50K/kg。产品的成形性能及力学性能更优异。经过在线处理后的熔体氢气含量少、杂质含量减少，同时使铝合金铸锭更均匀、细小。
S3、铸造：将熔体浇注成铝合金铸锭(620×1000～2800×Lmm)。
S4、铣面：将铝合金铸锭的膨胀端和浇口端锯切掉，将铸锭上下表面及两侧面进行铣面；铣面能够使铝合金铸锭的表面更光滑，进而提升铝合金铸锭的质量。
S5、均匀化处理：将锯切铣面后的铝合金铸锭进行均匀化处理；具体地，均匀化处理包括：将铸锭加热至480～570℃，保温8～12h；然后将温度降到460～480℃，保温1～3小时。
本实施例中，均匀化处理不同于现有技术中的均匀化处理，本实施例中采用二级均匀化处理，也即是经过一次升温保温操作，再经过一次降温保温操作，升温保温的操作使铸锭均匀程度更高，有利于提高铸锭的塑性、降低变形抗力，有利于铸锭的加工制品或铸件的最终使用性能。例如：提高耐蚀性，防止层状组织，减弱材料各项异形、提高组织稳定性，防止蠕变导致材料形状大小改变等。同时降温保温的操作，可由晶体内部析出弥散第二相化合物，又能够提高合金的强度。
S6、热轧：将铝合金铸锭轧至厚度为6.5～7.5mm的中间卷材，终轧温度为260～320℃。本实施例中，热轧处理中，轧辊的轧制道次、轧辊的转动速度以及轧辊的靠压力等，按照常规热轧处理中的参数进行选择。
S7、冷轧：将中间卷材经冷轧后得到铝合金卷材，铝合金卷材的厚度为5.01～5.05mm，本实施例中的冷轧的道次为至多一次，也即是，冷轧的次数取决于铝合金卷材的加工厚度，当冷轧得到的铝合金卷材的厚度要求为4～5mm时，可进行冷轧一次，而当冷轧得到的铝合金卷材的厚度要求为5～6mm时，无需进行冷轧。现有冷轧也根据板材的厚度以及工艺决定冷轧次数，当一般需要冷轧2～4道次，才能轧出预设的板材。而本实施例中，通过减少冷轧的道次，提高了铝合金卷材的综合性能。
S8、退火：将铝合金卷材于100～240℃条件下保温2～4小时，并进行拉伸变形，拉伸变形量为0.5～1.5％。本实施例中的退火在连续式热处理炉上进行的。退火温度较低，有利于提高铝合金板材的强度，同时提高其焊接性。
以上生产工艺可以使用以下设备：60吨级可倾翻的熔炼炉及保温炉；电磁搅拌器(ABB)；搅拌车；扒渣车；炉测精炼装置(STAS)；双级串联在线除气装置；双级陶瓷过滤板(30PPI+50PPI)；电加热加盖流槽；在线晶粒细化装置、液压立式内导式铸造***及工艺平台(Wagstaff)；启铸炉及配套装置；刮水器；在线测氢仪；在线测渣仪(LiMCA CM)测渣仪。
本实施例中，通过对铝合金板材的化学成分在标准基础上进行限定和优化，从而将铝合金板材的强度得以提升，同时焊接性、抗腐蚀性、耐磨性、表面光鲜性也得以提升。并结合铝合金板材的生产方法通过工艺操作进一步提升铝合金板材的强度、综合性能以及表面质量。也即是通过控制对熔体采用多级净化技术(也即是在混合气精炼、除气除杂和晶粒细化)，使铸锭冶金质量达到高纯化的水平，使铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜50K/kg。同时，控制二级均匀化处理的参数，确保铝合金铸锭均匀程度更高，产品的成形性能及力学性能更优异。进一步地，对冷轧的工艺(冷轧的道次为至多一次)的参数进行选择和限定，减少了冷轧次数，提升了合金的强度。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1～6的化学组分见表2。
表2.各实施例提供的铝合金板材的化学成分及质量百分比
实施例1
本实施例的铝合金板材是通过以下生产方法制备而成，具体包括以下步骤：
S1、熔炼：按表2中实施例1的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35％、废铝料35％以及电解液30％。其中，固体铝料的成分为≥99.7％的Al，废铝料为相同的合金成分的角边料。在720℃的条件下熔炼铝合金原料并搅拌得熔体，取样分析，控制熔体的化学成分满足表2中的指标。
将熔体按照常规生产方法铸造成铝合金铸锭，并将铝合金铸锭进行热轧处理轧至厚度2.5～7.5mm的中间卷材，将中间卷材冷轧、退火等操作。
实施例2
本实施例提供了一种铝合金板材，是通过以下生产方法制备而成，具体包括以下步骤：S1、熔炼：按表2中实施例2的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35％、废铝料35％以及电解液30％。其中，固体铝料的成分为≥99.7％的Al，废铝料为相同的合金成分的角边料。在720℃的条件下熔炼铝合金原料并搅拌得熔体，取样分析，控制熔体的化学成分为满足表2中的指标。
S2、多级净化处理：将熔体转移到保温炉，进行炉侧Ar和Cl2混合气精炼，将熔体经SNIF除气设备进行熔体除气；然后将30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分别加热至600℃，使熔体依次经过30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤。除气除杂之后，在往熔体中加入变质剂，熔体与变质剂的质量比为100：0.01进行晶粒细化处理，处理完成后。
S3、铸造：将熔体浇注成铝合金铸锭(620×1000×8650mm)。
S4、铣面：将铝合金铸锭的膨胀端和浇口端锯切掉，将铸锭上下表面及两侧面进行铣面；
S5、均匀化处理：将锯切铣面后的铝合金铸锭进行常规的均匀化处理，具体为将铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到480℃，保温10h。
S6、热轧：将铝合金铸锭轧至厚度为6.5mm的中间卷材，终轧温度为260℃。
S7、冷轧：将中间卷材经一道次的冷轧后得到铝合金卷材，铝合金卷材的厚度为5.01mm，冷轧形变量为20％。
S8、退火：将冷轧后的铝合金卷材进行拉伸变形，拉伸变形量为1％，接着于120℃条件下退火处理，保温3小时，经退火后的晶粒组织请参阅图1，试片无裂纹、夹渣、光亮晶、晶粒度1级、疏松1级、壳层厚度约2mm。
实施例3
本实施例的铝合金板材是通过以下生产方法制备而成，具体包括以下步骤：
S1、熔炼：按表2中实施例3的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料40％、废铝料40％以及电解液20％。其中，固体铝料的成分为≥99.7％的Al，废铝料为相同的合金成分的块状、角边料。在750℃的条件下熔炼铝合金原料，当铝合金原料的50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，搅拌40min，当铝合金原料全部熔化后，除去铝液表面的浮渣，在通常的操作温度(即710℃～750℃)下将锰剂作为成分添加剂均匀的投入熔池内，充分搅拌5～10分钟，充分搅拌后应静置后10～15分钟，并进行扒渣、调整成分。取样分析，控制熔体的化学成分为满足表5中的指标。
S2、多级净化处理
接着转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar和Cl2混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间。将熔体于710℃条件下，将熔体经SNIF除气设备进行熔体除气；然后将30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分别加热至750℃，使熔体依次经过30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤。除气除杂之后，在往熔体中加入变质剂，熔体与变质剂的质量比为100：0.02进行晶粒细化处理。
S3、铸造：处理完成后，将熔体浇注成铝合金铸锭(620×2800×8650mm)。
S4、铣面：将铝合金铸锭的膨胀端和浇口端锯切掉，将铸锭上下表面及两侧面进行铣面。
S5、均匀化处理：将铸锭加热至480℃，保温12h；然后将温度降到460℃，保温3小时。
S6、热轧：将铝合金铸锭轧至厚度为7.5mm的中间卷材，终轧温度为320℃。
S8、退火：省略S7、冷轧步骤，不进行冷轧，直接将热轧后的铝合金铸锭将铝合金卷材进行拉伸变形，拉伸形变量为0.5％，接着于100℃条件下退火处理，保温4小时，经退火后的晶粒组织请参阅图2，试片无裂纹、夹渣、光亮晶、晶粒度1级、疏松1级、壳层厚度约2mm。
实施例4
本实施例提供的铝合金板材是通过以下生产方法制备而成，具体包括以下步骤：
S1、熔炼：按表2中实施例4提供的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料40％、废铝料40％以及电解液20％。其中，固体铝料的成分为≥99.7％Al，废铝料为相同的合金成分的块料、边角料。在730℃的条件下熔炼铝合金原料，当铝合金原料的55％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，搅拌30min，除去铝液表面的浮渣，当铝合金原料全部熔化后，在通常的操作温度(即710℃～750℃)下将锰剂作为成分添加剂均匀的投入熔池内，充分搅拌5～10分钟，充分搅拌后应静置后10～15分钟，并进行扒渣、调整成分。
S2、多级净化处理
接着转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar和Cl2混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间。将熔体于710℃条件下，将熔体经SNIF除气设备进行熔体除气；然后将30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分别加热至600℃，使熔体依次经过30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤。除气除杂之后，在往熔体中加入变质剂，熔体与变质剂的质量比为100：0.03进行晶粒细化处理。
S3、铸造：处理完成后，将熔体浇注成铝合金铸锭(620×2000×8650mm)。
S4、铣面：将铝合金铸锭的膨胀端和浇口端锯切掉，将铸锭上下表面及两侧面进行铣面。
S5、均匀化处理：将铸锭加热至570℃，保温8h；然后将温度降到480℃，保温1小时。S6、热轧：将铝合金铸锭轧至厚度为7mm的中间卷材，终轧温度为300℃。
S7、冷轧：将中间卷材经一道次的冷轧后至厚度为5.05mm，冷轧形变量为25％。
S8、退火：将冷轧后的中间卷材进行拉伸变形，拉伸形变量为1.5％，接着于240℃条件下退火处理，保温2小时，经退火后的晶粒组织请参阅图3，试片无裂纹、夹渣、光亮晶、晶粒度1级、疏松1级、壳层厚度约2mm。
实施例5
本实施例提供的铝合金板材的生产方法基本与实施例4相同，不同之处在于：本实施例中在S1、熔炼步骤中，按表2中实施例5提供的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，此外，本实施例中，步骤S5的均匀化处理中参数与实施例4也有所不同。
S5、均匀化处理：将铸锭加热至520℃，保温10h；然后将温度降到470℃，保温2小时。
实施例6
本实施例提供的铝合金板材的生产方法基本与实施例3相同，不同之处在于：本实施例中在S1、熔炼步骤中，按表2中实施例6提供的铝合金板材的化学成分以及质量百分比准备原料，此外，本实施例中，省略了实施例4中的S2、多级净化处理步骤。
对比例
第一、铝合金板材的化学成分的质量百分数的选择
表3.各试验例提供的铝合金板材的化学成分及质量百分比
按照上述8个实验例提供的铝合金板材的化学成分及其质量百分比进行配料，并按照实施例1的提供的方法进行铝合金板材的加工，也即是，按照常规的生产方法进行加工。对制得的8个铝合金板材进行取纵向样，在室温下，按ASTM B928要求检测铝合金板材的力学性能、抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能以及焊接性能。测定结果如下：
表4.铝合金板材的化学成分对铝合金板材的性能影响
由表4可以明显看出，实施例1～6的抗拉强度、屈服强度以及延伸率较高，抗拉强度在310MPa以上，屈服强度在150以上，延伸率在26％以上，而对比例1和对比例2提供的铝合金板体的抗拉强度、屈服强度以及延伸率明显小于实施例1～6。
将实施例1～6提供的铝合金板材以及对比例1～2提供的铝合金板材分别置于腐蚀液中浸泡24h后的表面腐蚀形貌以及腐蚀后形成的纵向腐蚀深度和横向腐蚀深度来判断8个试验例的抗腐蚀性。其中，实施例1～6提供的铝合金板材腐蚀后表面金属呈块状剥落的迹象，同时，实施例3～6的铝合金板材腐蚀深度和剥落面积小于实施例1～2的铝合金板材，而对比例1～2的铝合金板材的腐蚀深度和剥落面积大远大于实施例1～6提供的铝合金板材。
此外，由于对比例中强度较低，导致铝合金板材在折弯90°时的表面容易裂纹，并且焊接性能相对较弱。
由此可见，通过改善铝合金板体的化学成分的质量百分比，能提高铝合金板材的抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性，同时使铝合金板材的表面更洁净细腻。
第二、铝合金板材的生产方法的选择
按照表4中的铝合金板材的化学组分以及质量百分比进行配料，并且实施例1对应采用实施例1提供的生产方法加工铝合金板材，实施例2对应采用实施例2提供的生产方法加工铝合金板材，依次类推，实施例6对应采用实施例6提供的生产方法加工铝合金板材。而对比例1和对比例2均采用实施例3提供的生产方法加工铝合金板材。对制得的8个铝合金板材进行抗拉强度、屈服强度、纵向腐蚀深度、横向腐蚀深度、折弯能力以及焊接性的测定，测定结果如下：
表5.铝合金板材的生产方法对铝合金板材的性能影响
通过对比表4和表5，可明显看出，在不改变实施例1～6以及对比例1～2的化学成分的情况下，改变生产方法，能够明显提升抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性，同时使铝合金板材的折弯性能以及焊接性能更佳。
第三、均匀化处理的参数选择
在均匀化处理的参数选择试验中，对比例3～5中的化学组分含量与实施例4相同，并且生产方法与实施例4大致相同，其区别在于对生产方法中的均匀化处理步骤进行了对比试验。具体结果如下：
表6.均匀化处理的参数选择试验结果
未经均匀化处理的铝合金铸锭存在着严重的组织偏析，合金经570℃×8h单极均匀化处理后，晶界上的非平衡相有所减少，已形成不连续分布，成分偏析得到改善；延长单级均匀化处理的时间后(570℃×12h)，其晶界效果变化不显著。在单极均匀化基础上增加480℃×1h的后期降温保温，均匀化效果更好，首先采用较高温度的均匀化使溶质原子充分扩散，再采用较低温度保温的二级均匀化处理，使第二相粒子弥散析出。
第四、净化工艺的选择
在净化工艺的选择试验中，对比例6～11中的化学组分含量与实施例4相同，并且生产方法与实施例4大致相同，其区别在于对生产方法中的净化工艺进行了对比试验。具体结果如下：
表7.热轧工艺的选择实验结果
对铝合金熔体纯净度的要求，一般是由于品种和用途的不同有一定的差别。通常含氢量要求小于0.2ml/100gAl，但对于特殊要求的航空材料应在0.1ml/100gAl以下。钠含量应在5ppm以下；非金属夹杂物不允许有1～5Lm尺寸的颗粒和聚集物，夹杂物含量越低越好。而晶粒度是晶粒大小的量度。通过上表可知，本实施例中结合采用多级净化工艺，使熔体的含氢量和杂质含量大幅度降低，同时晶粒度满足1级的要求。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

Claims (10)

1.一种铝合金板材，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分包括Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分包括所述Si：0.04～0.07％；所述Fe：0.12～0.16％；所述Cu：0.03～0.09％，所述Mn：0.75～0.8％，所述Mg：4.7～4.9％；所述Cr：0.13～0.14％，所述Zn：0.001～0.014％，所述Ti：0.01～0.02％，余量为所述Al。
3.一种铝合金板材的生产方法，其特征在于，将铝合金原料熔炼成熔体，取样分析，控制所述熔体的化学成分为：Si≤0.1％，Fe≤0.20％，Cu≤0.10％，Mn：0.7～1.0％，Mg：4.7～4.9％，Cr≤0.16％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al；
将所述熔体铸造成铝合金铸锭，将所述铝合金铸锭经热轧处理为中间卷材后退火；
其中，所述铝合金原料按质量百分数计包括：固体铝料35～40％、废铝料35～40％以及电解液20～30％。
4.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，在退火所述中间卷材之前，还包括：对所述中间卷材进行冷轧并轧至厚度为5.01～5.05mm，冷轧所述中间卷材的道次为一次。
5.根据权利要求4所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，冷轧所述中间卷材的变形量为20～25％。
6.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，热轧处理所述铝合金铸锭包括将所述铝合金铸锭轧至厚度为6.5～7.5mm的中间卷材，终轧温度为260～320℃。
7.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，熔炼所述铝合金原料包括：将所述铝合金原料于720～750℃的条件下熔炼，所述铝合金原料50％～60％熔化为铝液时，搅拌30～40min，当所述铝合金原料全部熔化后，加入作为成分添加剂的锰剂。
8.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，在熔炼所述铝合金原料之后，在铸造所述熔体之前，还包括对所述熔体进行多级净化处理，所述多级净化处理包括：
混合气精炼：将所述熔体转至保温炉内进行炉侧Ar和Cl2混合气精炼；
除气除杂：将所述熔体经SNIF除气设备进行熔体除气；然后将30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分别加热至600～750℃，使所述熔体依次经过所述30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板进行熔体过滤；以及
晶粒细化：往所述熔体中加入变质剂，所述熔体与所述变质剂的质量比为100：0.01～0.03。
9.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，在所述热轧处理之前，还包括均匀化处理所述铝合金铸锭：将所述铸锭加热至480～570℃，保温8～12h；然后将温度降到460～480℃，保温1～3小时。
10.根据权利要求3所述的铝合金板材的生产方法，其特征在于，退火所述中间卷材包括将中间卷材拉伸变形，拉伸变形量为0.5～1.5％，接着于100～240℃条件下退火处理，保温2～4小时。
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