[发明专利]一种Al-Mg-Si合金板材及其制造方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Mg‑Si合金板材，其化学元素质量百分配比为：Mg：0.4％‑1.0％；Si：0.6％‑1.2％；Sn：0.05％‑0.15％；Ti：0.05％‑0.15％；Cu：0‑0.2％；Mn：0‑0.5％；Fe≤0.5％；余量为Al以及其他不可避免的杂质元素。本发明还公开了一种上述的Al‑Mg‑Si合金板材的制造方法，包括步骤：(1)熔铸；(2)均匀化热处理；(3)热轧；(4)冷轧；(5)固溶处理；(6)预时效处理；(7)烘烤前处理：加热温度为190‑240℃，保温1‑3min。本发明所述的Al‑Mg‑Si合金板材具备长期自然时效稳定性、高烘烤硬化性能和成形性能。

技术领域

本发明涉及一种铝合金板材及其制造方法，尤其涉及一种Al-Mg-Si合金板材及其制造方法。

背景技术

节能减排已成为汽车工业发展的重要目标之一，汽车轻量化是实现这一目标的主要方向。研究显示，汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高(6-8)％。若一辆中型汽车(1500Kg)减少350Kg，则这辆汽车在使用年限内至少能降低约5250Kg的废气。铝合金以其质轻、耐磨损和腐蚀、比强度高，抗冲击性能好，易着色和回收等特点，成为汽车轻质材料的首选，其中以6016、6022和6111为典型代表的Al-Mg-Si系铝合金具有良好的烘烤硬化特性(相对于Al-Mg系铝合金)和较好的成形性能(相对于Al-Cu系铝合金)，是汽车车身外板的理想轻质替换材料。

但是该系列铝合金经固溶淬火处理后，基体中过饱和的镁、硅原子在室温条件下会偏聚形成原子团簇，即发生所谓的自然时效效应。这种效应容易使得铝板在运输和存储过程中力学性能不稳定，经常表现为屈服强度和抗拉强度上升，延伸率下降，导致铝板冲压时回弹严重，包边时容易发生开裂，严重影响成形质量；与此同时，自然时效形成的不稳定的原子团簇，在人工时效时易回溶入铝基体，使得铝板烘烤处理时强度不仅无明显提高，有时还略低于烘烤前的强度，未能发挥合金预期的烘烤硬化效应，降低了抗凹性等服役性能。此问题严重影响了Al-Mg-Si系铝板在汽车覆盖件上的广泛应用。

为了解决Al-Mg-Si系汽车铝板的自然时效及烘烤硬化性能不足的问题，现有技术主要采用预处理工艺和微合金化来缓解。其中预处理技术主要包括预时效和预拉伸变形。但这些预处理技术在工序时间间隔亦或预变形的均匀控制等方面要求过于严格，不适用于工业大生产。微合金化方面，Sn是缓解该系合金自然时效稳定性的主要添加元素。

专利号为CN106661680A，公布日为2017年5月10日，名称为“铝合金板”的中国专利文献公开了一种新型Al-Mg-Si合金，其包含0.3-1.0wt％Mg，0.5-1.5wt％Si，0.005-0.2wt％Sn、0.02-1.0wt％Fe、0.02-0.6wt％Mn，其余为Al和一些不可避免的杂质，组织上形成大量尺寸为0.3-20μm的含Sn第二相粒子。

专利号为CN105074028A，公布日为2015年11月18日，名称为“室温时效后的特性优异的铝合金板”的中国专利文献公开了一种添加微量Sn的Al-Mg-Si合金，其含有：0.3-0.6wt％Mg、0.4-1.4wt％Si、0.01-0.3wt％Sn，其中Mg与Si的成分配置要求满足8×(Mg含量)-(Si含量)≤3.0，余量由Al和不可避免的杂质构成。该铝板经过170℃保温20分钟的热处理后，采用30万倍的透射型电子显微镜测量铝板横截面中央位置300nm×300nm×100nm范围内的显微组织时，晶粒内的2.0-20nm析出物的数密度平均为5.0×10²¹个/m³以上。

现有技术中，虽然在Al-Mg-Si合金中添加Sn能获得一定的延缓自然时效效应的效果，但有关铝板经长期(180天及以上)自然时效稳定性改善效果的研究较少，且铝板烘烤后强度增量不高，烘烤后屈服强度低，无法满足汽车厂对更高强度铝合金的要求。

鉴于此，期望获得一种Al-Mg-Si合金板材，其具备长期自然时效稳定性和高烘烤硬化性能。

发明内容