[发明专利]一种高强度高延伸率铝合金板材及其制造方法

说明书

一种高强度高延伸率铝合金板材及其制造方法，该铝合金板材化学成分质量百分数为：0.8％≤Mg≤1.5％，0.8％≤Si≤1.5％，1.2％<Cu≤1.5％，0.1％≤Mn≤0.5％，0.05％≤Fe≤0.5％，0.05％≤Zr≤0.2％，0.01％≤Ti≤0.15％，其余为Al和其他不可避免杂质。本发明采用与上述铝合金成分体系相对应的双级均匀化热处理工艺，提高了合金的晶粒细化和弥散强化效果及烤漆或短时人工时效过程中的时效硬化速率，以及提高析出相的数量密度和弥散分布，从而提高铝合金最终零件的强度，同时具有较高的塑性。

技术领域

本发明属于铝合金板带制造领域，具体涉及一种高强度高延伸率铝合金板材及其制造方法，尤其适用于有轻量化需求的汽车结构件和安全件。

背景技术

为了响应各国政府对汽车节能减排的号召，世界各大汽车制造厂商均把车身轻量化作为汽车发展的重要任务。铝合金由于具有密度低、良好的成形性能、碰撞吸能性、耐腐蚀性能及可回收利用性等优点，被认为是最有效的汽车轻量化用材。目前，铝合金板材在发动机罩、行李箱盖及车门等汽车覆盖件上的应用日益广泛。随着各国政府日益严苛的油耗法规规定，仅在覆盖件上采用铝合金板材已不能满足各大车企汽车轻量化的需求，汽车结构件用材轻量化是必然的发展趋势。此外，由于新能源汽车动力电池的重量就达到了数百公斤，为了弥补电池的增重，新能源汽车的车身轻量化更加迫切。因此，A柱、B柱、底盘、碰撞系统等汽车结构件和安全件用高强度铝合金在传统汽车和新能源汽车都有很大的应用潜力。

大交通领域常用的铝合金板材有7xxx系、6xxx系和5xxx系铝合金。7xxx系Al-Zn-Mg-Cu铝合金是高强度变形铝合金，是航空航天最重要的结构材料之一。但由于其抗疲劳性能和可焊性较差，有明显的应力腐蚀开裂倾向，且成本较高，在汽车上应用仍需时日。5xxx系Al-Mg系铝合金为热处理不可强化铝合金，主要靠固溶强化和加工硬化来提高强度，由于没有时效强化效果，很难达到汽车结构件的强度要求。而6xxx系Al-Mg-Si铝合金由于具有良好的成形性能、力学性能、耐腐蚀性能及烘烤硬化性能，是最受青睐的汽车用铝合金板材。

目前汽车覆盖件所用的6xxx系铝合金板材主要为6016、6111、6022等常规牌号，主要合金元素为Mg和Si，主要通过时效过程中形成β-Mg₂Si相亚稳相β”来实现时效强化。汽车覆盖件用6xxx系铝板一般在固溶预时效(T4P)状态供货，此时Mg和Si原子固溶于铝基体中形成α-Al过饱和固溶体，铝板具有较低的屈服强度和较好的成形性能，以满足汽车零件冲压成形的要求。铝板在冲压成汽车零件后会经过烘烤过程，相当于一个短时的人工时效过程。由于烘烤温度和时间限制，β”强化相不能完全析出，合金仍处于欠时效状态，屈服强度和抗拉强度仍较低，满足不了汽车结构件和安全件的强度要求。因此，如果运用各种材料强化手段提高6xxx系铝合金的强度是推动6xxx系铝合金在汽车结构件和安全件上的广泛应用的关键。

中国专利CN1974814公开了一种Al-Mg-Si-Cu合金。该Al-Mg-Si-Cu合金成分为(以质量百分比计)：Mg：0.4～2wt％，Si：0.5～1.5wt％，Cu：0.01～0.5wt％，Fe：0.05～0.15wt％，Mn：0.01～0.1wt％，Cr：0～0.15wt％，Zn：0～0.30wt％，合金中Si含量与Mg含量之比为1.6～2.2：1。该Al-Mg-Si-Cu合金的加工工艺包括：将熔铸得到的铸锭在450～600℃下均匀化退火10～20小时，然后在400～550℃下保温1～2小时后进行热轧；热轧结束后，板材在280～560℃保温退火1～2小时，接着进行冷轧；冷轧结束后，在530～580℃之间保温1～2小时进行固溶处理。该铝合金在烤漆后屈服强度≥160MPa，抗拉强度≥280MPa，仍不满足汽车结构件的强度要求。

鉴于此，日益发展的汽车制造业亟需一种铝合金板材，具有高强度和较好的塑性，可以实现规模化大工业生产，可用于制造汽车结构件等对强度要求较高的汽车零部件，以满足汽车轻量化的进一步需求。

发明内容