[发明专利]一种AlMgSi系铝合金材料、铝合金板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，尤其涉及一种AlMgSi系铝合金材料及相应的制造方法。

背景技术

汽车轻量化是当前汽车发展方向之一，尤其是汽车车身铝合金板材的应用正在快速发展，已经成为国际上汽车行业热切关注的重点。众所周知，汽车的外板如引擎盖、车门、车顶或后备箱盖等对材料的要求较高。一方面，在引擎盖和车门等大型覆盖件的成形加工中，必须确保零件的形状尺寸精度，还有良好的包边性和表面无皱痕等影响外观的缺陷。另一方面,汽车板材需要具有优异的烘烤硬化能力，即通过成形后的覆盖件在涂装烘烤处理时发生人工时效硬化导致屈服强度明显提高，从而确保具备较好的抗凹性。

目前，用于冲压成形的汽车用铝合金外板材主要两个牌号AA6016和AA6111，其主要通过在铝中添加镁元素和硅元素来实现强化。其中，AA6111铝合金中还添加了铜元素来增大合金的强度。通常，这些铝合金通过熔铸、热轧、冷轧和热处理工序制备成铝板卷，在汽车厂经冲压成形并喷漆后烘烤处理。因此，汽车用铝板不仅要求易于成形，而且烘烤后的强度需要大幅度提升以获得良好的抗凹性能。

然而，现有的AlMgSi系铝合金板材虽然力学性能基本满足要求，但是其烘烤响应速率较慢，烘烤硬化值大部分不超过220MPa。为了提高烘烤响应能力，添加Cu元素是现有技术普遍采用的，但是大幅提高Cu含量不仅会增加成本，而且也影响了铝板的耐腐蚀能力。

公开号为CN101146922，公开日为2008年3月19日，名称为“铝合金薄板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种铝合金薄板，其成分包括Si：0.5-0.75wt％，Mg：0.4-0.65wt％，Cr：0.05-0.2wt％，Fe：0.1-0.4wt％，其余为Al。按其工艺加工可得材料的屈服强度为97-102MPa,模拟烘烤后屈服强度为189-200MPa。

公开号为CN101985707A，公开日为2011年3月16日，名称为“6系汽车车身用高烘烤硬化性铝合金材料”的中国专利文献公开了一种铝合金材料，其成分为Si：0.5-1.0wt％，Mg：0.6-1.3wt％，Cu：0.01-0.30wt％，Mn：0.05-0.2wt％，Cr≤0.10wt％，Ti≤0.15wt％，Fe：0.05-0.25wt％，余量为Al。其材料经常规工艺制备后，冲压前屈服强度在118-128MPa，模拟烘烤处理后屈服强度在233-256MPa。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种AlMgSi系铝合金材料，该铝合金材料中不添加Cu元素，添加了Sn元素，在降低生产成本的情况下，使得铝合金材料具有快速烘烤响应能力，而且烘烤硬化值更高，抗凹性能更强，可以大幅促进轻量化铝合金在汽车板材上的应用。

为了实现上述目的，本发明提出了一种AlMgSi系铝合金材料，其化学元素质量百分比含量为：

0.5％≤Mg≤1.0％；0.6％≤Si≤1.5％；0.02％≤Sn≤0.2％；0.1％≤Mn≤0.45％；0＜Fe≤0.4％；0.02％≤Ti≤0.1％；Zn≤0.15％；Cr≤0.1％；其余为Al和其他不可避免杂质；此外还满足Mg+Si≤2.0％。

优选地，在本技术方案中，最好控制Si和Mg的质量比为Si/Mg＞1。

优选地，在本技术方案中，最好将其他不可避免的杂质总量控制为≤0.15％。

进一步地，本发明所述的AlMgSi系铝合金材料的微观组织包括：α(Al)基体、分布均匀的近椭球形细小析出物以及颗粒状结晶相。

更进一步地，所述颗粒状结晶相包括Al₆(FeMn)和Al₁₂(FeMn)₃Si。

更进一步地，所述颗粒状结晶相的平均尺寸≤1μm。

更进一步地，所述近椭球形细小析出物的平均尺寸在1μm以下。

近椭球形细小弥散析出物的平均尺寸不应超过1μm，因为粗大的析出物是一种硬脆相，其将显著降低材料的韧性和疲劳性能。

更进一步地，所述α(Al)基体的平均晶粒尺寸在30μm以下。

若α(Al)基体的平均晶粒尺寸超过30μm，容易导致板材在成形过程中表面出现橘皮现象，影响了外板的表面质量。

本发明所述的AlMgSi系铝合金材料中的各化学元素的设计原理为：