[发明专利]一种高自然时效稳定性6000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6000系铝合金材料及相应的制造方法。

背景技术

近年来，为了提高汽车的燃油效率，越来越多的汽车材料采用轻量化的铝合金来代替钢材，特别是6000系铝合金，格外受到青睐。这是因为在冲压和包边加工过程中，6000系铝合金板借助低屈服强度来确保成形性，成形后的板材在涂装烘烤处理等比较低温的人工时效处理时进行时效硬化，从而提高了屈服强度，改善了抗凹性能。

但是6000系铝合金板材在固溶处理后会发生自然时效现象，镁硅原子在室温会发生偏聚，从而引起屈服强度的升高。特别是在铝合金板运输和存储的过程中，随着时间的推移，铝合金板的机械性能不稳定，经常是屈服强度和抗拉强度均上升，而延伸率显著下降，导致时效后的铝合金板在冲压时回弹现象严重，甚至在包边加工时发生开裂，严重影响生产质量。因此，自然时效问题已经严重影响了6000系铝合金板的广泛应用。

目前，现有技术往往采用预时效处理工艺和后续拉伸校平手段来缓解自然时效问题。

公开号为CN1162341A，公开日为1995年9月5日，名称为“铝合金板材的热处理方法”的中国专利文献公开了在固溶处理后采用一次或多次后继热处理的工艺，其将板材加热到100-300℃范围内的某一峰值温度并保持1分钟以内，然后冷却到85℃或更低，或者同时施加不大于2％的拉伸。采用这种方法解决自然时效问题的最好的试验结果是AA6016合金经过一个星期的自然时效后，屈服强度相对于未处理时升高了25％。

公开号为WO2002/090608A1，公开日为2002年11月14日，名称为“Process for preparing an aluminum alloy sheet with improved bendability and aluminum alloy sheet produced therefrom”的国际专利文献公开了一种铝合金板材，其成分为Si：0.7-0.85wt％，Mg：0.5-0.75wt％，Mn：0.15-0.35wt％，Fe：0.1-0.3wt％，可选Cu：0.2-0.4wt％，余量为Al和不可避免元素。该技术方案的关键预时效处理工艺是从80℃以上的预时效温度开始快速冷却到室温，冷却速度不小于5℃每小时。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高自然时效稳定性6000系铝合金材料，该铝合金材料通过添加Sn元素，在不降低铝合金材料成形性能和烘烤硬化性能的基础上，使铝合金板具备良好自然时效稳定性，从而使该铝合金材料适宜于用作汽车内外板和结构件，并且可以实现低成本工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高自然时效稳定性6000系铝合金材料，其化学元素质量百分比含量为：

0.2％≤Mg≤0.8％；0.8％≤Si≤1.5％；0.07％≤Sn≤0.25％；0＜Cu≤0.05％；0.02％≤Mn≤0.2％；0＜Fe≤0.5％；0.05％≤Ti≤0.15％；Zn≤0.2％；Cr≤0.1％；余量为Al和其他不可避免杂质。

优选地，在本发明所述的高自然时效稳定性6000系铝合金材料中，控制Si/Mg≥1.6。

优选地，在本技术方案中，其他不可避免的杂质总量控制为≤0.15％。

进一步地，本发明所述的高自然时效稳定性6000系铝合金材料的其微观组织包括：α(Al)基体、分布均匀的近椭球形细小析出物和颗粒状结晶相。

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。如果颗粒状结晶相的尺寸大于1μm，会造成材料强度和成形性相对较差。

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。

本发明所述的高自然时效稳定性6000系铝合金材料中的各化学元素的设计原理为：