CN109722573A

CN109722573A - 一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金及其制备方法

Info

Publication number: CN109722573A
Application number: CN201910064915.1A
Authority: CN
Inventors: 黄晖; 赵婷; 贾延琳; 高坤元; 文胜平; 王为; 吴晓蓝; 魏午; 陈炯燊
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-05-07

Abstract

一种高成形性Al‑Mg‑Si‑Cu‑Zn‑Er‑Zr合金及其制备方法，属于铝合金技术领域。所述合金化学成分为：Mg：0.75～2.0wt.％；Si：0.8～1.0wt.％；Cu：0.3～0.65wt.％；Mn：0.2～0.4wt.％；Zn：0.1～2.0wt.％；Er：0.01～0.5wt.％；Zr：0.01～0.5wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。可采用铸造方法获得铸锭，经均匀化热处理后，300℃以上热轧，经中间退火、冷轧、固溶淬火+预时效处理后得到成形性良好的金属板材，同时具有一定的烤漆硬化能力，可作为汽车车身板。

Description

一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，涉及铝合金材料加工技术领域，具体涉及一种汽车车身外板用高成形性铝合金薄板及其生产方法。

技术背景

在所有的轻质材料中，铝合金由于密度低、比强度高、耐蚀性好、易加工成形且便于回收，是目前汽车轻量化的首选材料。在汽车内外板上用铝合金替代传统钢板就可使车身减重约30％～40％，从而有效降低能耗、减少污染。

目前，应用在汽车车身板材上的铝合金主要有2xxx系(Al-Cu-Mg)、5xxx系(Al-Mg)和6xxx系(Al-Mg-Si)。2xxx系铝合金由于烘烤强度较低、耐蚀性不足，其应用仅限于车身内板；5000系铝合金具有良好的成形性和耐蚀性，但其强度较低，表面质量难以控制，主要用于车身内板等形状复杂的部位；而可热处理强化的6xxx系铝合金具有良好的综合性能，目前主要用在车身外板上，该合金是目前汽车车身板材的主要研究方向。

但是与钢板相比，成形性能、力学性能相对较差是6xxx系铝合金板在车身上应用所面临的主要技术挑战。其中作为汽车车身板，成形性能的好坏更为突出，需要开发具有优异的成形性能的铝合金材料来满足汽车行业轻量化对铝合金材料的需求。评价板材成形能力的参数主要有加工硬化指数n，塑性应变比r。加工硬化指数n值是评价板材成形性能的重要指标之一，代表了板材的均匀变形能力。n值大的材料成形极限曲线高，n值小的材料成形极限曲线低。另外板材的拉胀性能在很大程度上取决于材料的n值，n值高时，拉胀性能也好。塑性应变比r值是评价金属板材深冲性能的重要指标之一。塑性应变比r值为金属薄板试样单轴拉伸到均匀塑性变形阶段时，试样标距内宽度方向真实应变与厚度方向真实应变的比值，它代表了金属薄板在平面内承受拉力或压力时，抵抗减薄或变厚的能力，r值越大，深冲性能越好。所以材料的n值、r值越大，其成形性能越好。对于作为汽车车身板的铝合金板材，根据GB/T 33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》要求，需要保证其烤漆前的n值大于0.23，r值大于0.5。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好成形性能的铝合金材料，可制成用于汽车车身的薄板，其在烤漆前的n值、r值较高，成形性较好，同时在烤漆后也具有一定的烤漆硬化能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有高成形性的铝合金材料，其化学成分为：Mg：0.75～2.0wt.％；Si：0.8～1.0wt.％；Cu：0.3～0.65wt.％；Mn：0.2～0.4wt.％；Zn：0.1～2.0wt.％；Er：0.01～0.5wt.％；Zr：0.01～0.5wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

上述一种具有高成形性的铝合金材料的制备方法，可通过铸造法获得合金铸锭，合金铸锭经300℃～590℃/8～48h(可为单级或双级)均匀化热处理后在300℃～500℃进行热变形；热变形后经过350℃～450℃中间退火，之后进行冷变形得到铝合金板材；冷变形后的板材在530℃～590℃固溶处理10～60min后立即进行水淬，并立即在80℃～170℃预时效处理，得到成形性能良好的铝合金材料，同时在烤漆后也具有一定的烤漆硬化能力。

本发明的积极有益效果：

本发明的铝合金材料经过合适的加工和热处理调控，在一定程度上抑制了自然时效引起的T4态强度较高，成形性差的问题，得到了成形性能优良的铝合金板材，同时也具有一定的烤漆硬化能力，可制成用于汽车车身的薄板。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金，由包含以下组分和重量百分比含量组成：Mg：0.75wt.％；Si：0.85wt.％；Cu：0.65wt.％；Mn：0.3wt.％；Zn：0.15wt.％；Er：0.1wt.％；Zr：0.1wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

实施例2

一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金，由包含以下组分和重量百分比含量组成：Mg：1.2wt.％；Si：0.8wt.％；Cu：0.3wt.％；Mn：0.3wt.％；Zn：1.0wt.％；Er：0.1wt.％；Zr：0.1wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

实施例3

一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金，由包含以下组分和重量百分比含量组成：Mg：1.6wt.％；Si：0.8wt.％；Cu：0.3wt.％；Mn：0.3wt.％；Zn：1.5wt.％；Er：0.1wt.％；Zr：0.1wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

实施例4

一种高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn-Er-Zr合金，由包含以下组分和重量百分比含量组成：Mg：2.0wt.％；Si：0.8wt.％；Cu：0.3wt.％；Mn：0.3wt.％；Zn：2.0wt.％；Er：0.1wt.％；Zr：0.1wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

上述实施例1-4所述的合金采用铸造法获得铸锭，经过400℃/10h+575℃/18h双级均匀化热处理后，400℃热轧，经400℃/1h中间退火后冷轧至2mm厚的薄板，经550℃/30min固溶处理后水淬，随后立即在140℃/10min条件下预时效处理，自然时效14天后进行170℃/30min模拟烤漆时效处理，分别对烤漆时效前后进行拉伸性能测试，测试结果见表1。

表1实施例1-4铝合金薄板烤漆前后性能

从表1可以看出在烤漆前4种合金板材的n值均大于0.23，r值均大于0.5，成形性能较好，而在烤漆时效以后，强度得到提高，具有一定的时效硬化能力，可作为汽车车身板。

Claims

1.一种具有高成形性的铝合金材料，其特征是在于该铝合金的化学成分为：Mg：0.75～2.0wt.％；Si：0.8～1.0wt.％；Cu：0.3～0.65wt.％；Mn：0.2～0.4wt.％；Zn：0.10～2.0wt.％；Er：0.01～0.5wt.％；Zr：0.01～0.5wt.％；Fe≤0.2wt.％；其余为Al。

2.权利要求1所述的一种具有高成形性的铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过铸造法获得合金铸锭，合金铸锭经300℃～590℃/8～48h均匀化热处理后在300℃～500℃进行热变形；热变形后经过350℃～450℃中间退火，之后进行冷变形得到铝合金板材；冷变形后的板材在530℃～590℃固溶处理10～60min后立即进行水淬，并立即在80℃～170℃预时效处理，得到成形性能良好的铝合金材料。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，均匀化热处理为单级或双级。