[发明专利]铝镁合金及其板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其是一种用于制造交通工具的铝镁合金及其板材的制备方法。

背景技术

以镁为主要合金元素的5XXX系铝合金具有质量轻、耐蚀好、易成型、中等强度的特征，广泛应用于汽车板、油罐车、运煤车、船舶等交通工具制造，用铝合金制造交通工具可明显减轻自重、提高运载能力、减少能源消耗。随着社会的发展，人们要求交通工具具备更高的使用性能与可靠性，这对某些部件用材料的力学性能、成型性能、热稳定性等综合性能也提出了更高的要求。以汽车、罐车上的某些部件制造用铝合金为例，要求材料性能满足抗拉强度σ_b=280～350Mpa、屈服强度σ_0.2≥125 Mpa、伸长率δ≥26％，同时材料喷漆烘烤后强度不发生明显下降。这就要求材料在较高强度的情况下保存很高的延伸率，以提高材料的成型性能，同时要求材料具有很高的耐热性能，以使制备出的交通工具具有更高的安全性能。

按目前5XXX铝合金常规的成分配比与生产工艺控制生产出来的产品或是满足强度指标不能满足延伸率指标，或是满足延伸率不能满足烘烤前后的强度，很难对这类高性能合金进行稳定生产，因此，为生产出高品质Al-Mg合金，有必要进行新的合金成分研究与与工艺设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝镁合金及其板材的制备方法，这种合金及制备方法可以解决现有技术生产出来的铝镁合金稳定性差，难以同时满足较高的强度和延伸率的指标要求的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

这种铝镁合金由下列质量百分比的化学成分制成：铁<0.3%，硅<0.2%，铜<0.1%，锰0.3%～0.6%，镁4.7～5.5%，锌≤0.1%，钛<0.1%，锆0.05～0.15%，镧系元素<0.05%，钠≤0.0005％，铍0.0005%～0.003％，其余单个杂质≤0.05％，其余杂质合计≤0.15％，余量为铝；其中镧系元素为镧、铈、镨、铒中的一种或多种元素。

采用上述化学成分制备铝镁合金板材的步骤是：

A、按上述化学成分及质量百分比要求配料后，熔铸成铸锭；

B、对铸锭进行锯切、铣面，使表面平整无裂纹；

C、加热步骤B所得的铸锭，控制加热温度为450℃～470℃，加热时间为12小时～24小时；

D、对加热后的铸锭进行热粗轧，再进行热精轧，热精轧的终轧温度为330℃～350℃；

E、将步骤D所得的板材卷曲后，自然冷却。

上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：步骤A中熔铸成铸锭的工艺步骤包括：熔炼、转炉、覆盖、静置、除气、铸造，其中，合金熔炼温度为730℃～760℃，转炉温度为730℃～740℃，静置温度为720℃～740℃，除气后的氢含量≤0.25毫升/100克铝，铸造温度为675℃～685℃，铸造速度为45毫米/分钟～50毫米/分钟，铸造过程中的单块铸锭冷却水量为900升/分钟～1250升/分钟。

进一步的，步骤B中，先锯切铸锭的两端面，再对铸锭的上下表面和侧面进行铣面，所述铸锭两端的锯切量大于150毫米，上下表面的铣面量大于10毫米，侧面的铣面量大于6毫米。

进一步的，步骤D中，热粗轧的开轧温度为440℃～470℃，终轧温度为370℃～430℃；热精轧的开轧温度为360℃～420℃，精轧完成后的板材厚度为5毫米～9毫米。

进一步的，在步骤E之后，对冷却后的板材进行矫直，板材矫直后纵向不平度不大于0.3%，横向不平度不大于0.4%。其中，纵向不平度为厚度与单张板长度的比值，横向不平度为厚度与单张板宽度的比值。

本发明中的铁和硅为杂质元素，将它们的质量百分比分别控制在0.3%、0.2%内，以减小这些杂质元对延伸率的不利影响；镁元素是主要合金元素，镁含量设置为4.7～5.5%，提高镁含量的目的是提高其在基体中的固溶度以保证材料的强度要求。

合金中锰、铜、锌含量较少，主要是锰、铜加入合金内会形成MnAl₆、CuMgAl₂、Al₂Cu相，对材料的延伸率产生不利影响，锌加入合金内虽形成MgZn₂、Al₂Mg₃Zn₂等化合物提高材料的耐蚀性能，但锌如果控制不好容易产生锌花，因此将锌含量控制在0.1%以内。