[发明专利]具有长时间自然时效稳定性的Al‑Mg‑Si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Al-Mg-Si系铝合金材料。本发明还涉及了该Al-Mg-Si系铝合金材料的制造方法。

背景技术

汽车用材轻量化是当前汽车制造商关注的焦点。汽车结构件采用铝合金板材的情况日益增多，可选材料有2000系、5000系和7000系合金材料。然而，含Cu的2000系合金材料的耐腐蚀不佳，5000系合金材料在烘烤处理中容易软化，而7000系合金材料的延伸率不足而会造成材料加工性能的困难。可进行热处理强化的6000系Al-Mg-Si合金材料因具备较好的成形性、耐腐蚀性和可焊接性，目前正日益得到广泛地应用，尤其在汽车的内外板制造领域。

但是6000系Al-Mg-Si合金材料在固溶处理后会发生自然时效现象，镁硅原子在室温会偏聚，引起屈服强度的升高。特别在铝合金板材的运输和存储过程中，随着时间的推移，板材的机械性能会发生不稳定现象，经常是屈服强度和抗拉强度均上升，而延伸率则显著下降，导致时效后的铝合金板材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。自然时效问题已严重影响了Al-Mg-Si系铝合金板材在汽车中的广泛应用，甚至采用恒温18℃的集装箱来运输铝卷以避免铝合金板材的自然时效，生产成本巨大。

从析出强化的角度来讲，理想的Al-Mg-Si系汽车用铝板需要符合满足以下要求：(1)在固溶处理后的运输和储备阶段(该阶段的温度处于室温附近，板材未经任何塑形加工，该阶段称为运输储备自然时效)只生成纳米团簇而不生成β”析出相，且该纳米团簇在经过长时间的运输储备自然时效后尺寸和密度不发生明显变化，表现为板材具有长时间的自然时效稳定性；(2)在经过冲压成形并喷漆的烘烤处理后(180℃-190℃)将会生成大量的β”析出相，表现为加工后的板材零部件的强度有明显的提高。也就是说，在第(1)情况下的板材具备较低的屈服强度和良好的冲压性能，在第(2)情况下的板材通过析出强化来显著地提高板材的强度，从而使汽车用零部件具备较好的抗凹性。

公开号为CN1162341A，公开日为1997年10月15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一种铝合金材料的热处理方法。该方法包括使热轧或冷轧铝合金板材经受固溶热处理，随后淬火，并在基本时效硬化发生之前，使该合金板材再经受一次或多次后继热处理，这后继热处理包括将该板材加热到100～300℃范围内的某一峰值温度(优选为130～270℃)，然后使该板材在峰值温度下保持一段时期，时间小于约1分钟，再使该合金板材从峰值温度冷却到温度85℃或更低。但该热处理工艺大大增加了铝合金板材生产工艺的复杂性，增加了大规模工业难度及生产成本。

公开号为WO/2002090608，公开日为2002年11月14日，名称为“具有改善的弯曲性的铝合金板及其制造方法”的国际专利文献。此专利文献记载的铝合金板中的各化学元素含量为：Si：0.7-0.85wt.％，Mg：0.5-0.75wt.％，Mn：0.15-0.35wt.％，Fe：0.1-0.3wt.％，可选的Cu：0.2-0.4wt.％，余量为Al和不可避免元素。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。

公开号为US20090242088A，公开日为2009年10月1日，名称为“具有优良的涂漆烘烤淬透性及优异的室温时效的铝合金板及其制造方法”的美国专利文献公开一种铝合金材料，该铝合金材料中的各化学元素的质量百分含量：Mg：0.4-1.0wt.％，Si：0.4-1.5wt.％，Mn：0.01-0.5wt.％，Cu：0.001-1.0wt.％，余量为Al和微量残余元素。控制Si/Mg比大于1.0，而且在固溶处理中淬火冷却速度不小于10℃/s。初级时效处理时再加热到90-130℃，然后以0.5-5℃/每小时的速度冷却下来。该美国专利文献也仅关注了合金元素成分和初级时效处理工艺，以0.5-5℃每小时的冷却速度会大大地增加材料制备加工的周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其具有较高的强度及优良的自然时效稳定性。经过长时间自然时效后，铝合金材料的屈服强度、抗拉强度及延伸率等各项综合性能的稳定性好。

为了实现上述目的，本发明提出了一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其化学元素质量百分比含量为：

0.3％≤Mg≤0.6％；

0.8％≤Si≤1.2％；

0.05％≤Mn≤0.15％；