[发明专利]一种汽车用高成形性铝合金异构组织的过程调控方法

说明书

本发明公开了一种汽车用高成形性铝合金异构组织的过程调控方法，属于铝合金技术领域。该方法包括：配置汽车用高成形性Al‑Mg‑Si‑Cu‑Zn系合金，在非真空下利用中频感应熔炼合金，并将其浇铸在水冷钢模具内进行冷却；对铸锭进行短时低温组织稳定性处理；短时加热铸锭从加热炉内取出，直接进行热轧处理；双级热处理调控合金原生富铁相以及溶质元素分布状态；顺序进行热轧+冷轧+中间退火+冷轧处理；高温短时固溶处理，随后将固溶处理后的合金试样从固溶处理温度淬火冷却到室温；将淬火态试样转移到时效炉内进行降温预时效处理。该种处理方法可有效控制合金内晶粒以及沉淀相的尺寸和分布，形成对合金成形性能有显著促进作用的异构组织。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，特别针对车身铝合金外板成形性能、弯边性能等仍然不够高，以及汽车领域对这些性能要求不断提升的应用现状，提出一种汽车用高成形性铝合金异构组织的过程调控方法，该种处理方法可有效控制合金内晶粒以及沉淀相的尺寸和分布，形成对合金成形性能有显著促进作用的异构组织。

背景技术

随着世界各国工业化水平的不断提升，一系列能源危机和环境问题显得愈发严重，节能减排已成为当前社会生产和生活的主旋律。在这一主题下，各国采用了很多措施去解决能耗和环境问题，尤其是在汽车领域更为明显：如何提高汽车发动机效率，研究新能源汽车，减轻汽车重量等成为近期研究热点，而且各大汽车厂商分别采取能提升自身竞争力的轻量化方案。整体而言，铝合金由于质轻、耐蚀、比强度高、易加工、表面美观、储量丰富以及可回收循环利用等特性，已成为汽车轻量化的关键材料。此外，据统计在汽车中采用铝合金所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6～12倍。因此，汽车轻量化用先进铝合金板材的开发和应用已经引起全球汽车生产厂家以及科研人员的广泛重视，而且近几年汽车用铝量也在逐年增加。

与其它系列铝合金相比，6xxx(Al-Mg-Si-Cu)系铝合金由于具有优异的冲压成形性能、弯边性能以及烤漆硬化增量等，该系合金更多地被应用于车身外板的制造。目前获得应用的主要有AA6016、AA6111以及AA6022等铝合金，这些合金由于成分存在一定差异对应的性能也各有特色。不过6xxx系铝合金与传统的汽车用钢板相比仍然存在成本较高，成形性能、弯边性能以及强度不够高等不足，急需开发新合金和新工艺以更好满足实际应用需求。考虑到双相或多相协同析出和协同强化可以有效提高合金板材的烤漆硬化增量以及强度，近期本研究团队开发了高烤漆硬化新型Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金及其制备方法。为了更好满足实际应用需求，在保证高烤漆硬化特性的同时，如何大幅度提高该系合金的冲压成形性能、弯边性能等是该系合金进一步获得推广应用的关键。尤其如果能够开发出一种短流程制备方法，其可以保证预时效态合金板材表现出优异的冲压成形性能，又可大幅降低合金板材的生产成本，那么这对于快速推进该新型铝合金材料的广泛应用具有重要意义。

发明内容

本发明为了更好满足汽车轻量化对高性能铝合金板材的迫切需求，针对Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金板材传统热加工工艺路线复杂，生产成本高，以及所生产的合金板材冲压成形性能提高幅度有限等不足，提出一种汽车用高成形性Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金异构组织的过程调控方法。本发明充分利用铝合金传统熔铸时不可避免地会产生成分偏析这一组织特征，通过不进行高温长时间均匀化热处理的热加工技术路线对合金组织和沉淀相演化和分布进行调控，即，首先对合金铸锭进行短时低温组织稳定性处理以消除低熔点沉淀相，然后不经高温长时间均匀化处理而直接对其进行热轧变形，随后对其进行短时热处理调控合金基体内的溶质元素分布情况以及其它原生相的分布，之后再进行热轧或直接进行冷轧+中间退火+冷轧，最后对冷轧态合金板材进行固溶和预时效处理，预时效态合金板材即可呈现异构组织特征，如晶粒尺寸呈双模型分布特征，多尺度沉淀相分布特征，以及合金基体内微区存在软区域和硬区域交替分布的组织特征等，此时合金板材在冲压成形时不同晶粒之间会表现出更好的协调变形性能，最终铝合金板材的冲压成形性能可以获得大幅度提高。从而实现预时效态Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金板材具有优异冲压成形性能的目的。