[发明专利]一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法

说明书

本发明提供了一种抑制Al‑Mg‑Si‑Cu‑Mn‑Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，通过对Al‑Mg‑Si‑Cu‑Mn‑Cr铝合金进行多级均匀化热处理，使合金铸锭在均匀化热处理过程中析出高密度、微纳米级别、分布均匀的α‑Al(MnCr)Si相；从而有效抑制形变过程中合金粗大再结晶晶粒的出现，有效解决了Al‑Mg‑Si‑Cu‑Mn‑Cr铝合金生产过程中常见的粗大再结晶问题。本发明符合高强度铝合金的发展方向，解决了交通运输用铝合金的工业应用难题。

技术领域

本发明涉及铝合金材料的制备技术领域，尤其涉及一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法。

背景技术

为了加快汽车行业节能减排的进程，我国在《乘用车燃料消耗量限值》中规定2020年乘用车平均油耗降至5L/100km，而车辆整备质量直接影响其油耗，因此各车企对于车辆轻量化的需求极为迫切。轻量化材料的开发和应用是实现汽车轻量化最直接有效的方法。铝合金作为轻量化材料，可为汽车减重30-60％，被国内外车企广泛采用，如福特的F150、奥迪的A8、捷豹的XF等燃油车，特斯拉的电动汽车等都具有较高的铝化率，特别是蔚来ES8达到了96.4％的铝化率。据预测2020年国内汽车用铝量将达190kg/辆，新能源汽车可达200kg/辆，因此，铝合金越来越成为汽车制造商轻量化的首选材料。6xxx系(Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr)铝合金由于具有优异的成型性能、可加工性以及耐腐蚀性而成为汽车用零部件的首选铝合金材料。

汽车底盘的轻量化不仅有利于降低油耗和提高整车舒适性，更是关系到驾驶员的行驶安全，因此底盘零件要求有良好的强度、刚度、耐疲劳等综合性能。为满足各车企对高性能轻质零部件的迫切需求，急需开发出强度更高、综合性能更好的合金材料。各发达国家均开发了具有国际领先水平且被大量应用于车上的6xxx合金。国内，目前产品性能稳定性明显低于国外同合金产品，特别是疲劳性能差，其原因是形成粗大的再结晶晶粒。申请者通过合金化和制备过程控制有效抑制粗大再结晶，从而制备出更高性能的6xxx铝合金来满足汽车底盘用零部件的要求。

对于铝合金的工业生产来说，均匀化是必不可少的一道工序，其目的是消除材料内部的元素偏析，溶解结晶相，改善材料的成型性等。其中消除材料内部的微观偏析尤为重要，由于材料内部元素微观偏析的存在，析出相也会存在析出不均匀的情况。其中α-Al(MnCr)Si相的偏聚现象尤为严重，并且这种偏聚通过传统的单级均匀化热处理制度是无法消除的。由于α-Al(MnCr)Si相的析出不均匀，材料控制位错以及晶界移动的能力下降，导致材料抑制再结晶能力下降，产生了很多尺寸差异较大的晶粒。晶粒尺寸的不均匀会引起材料整体强度以及韧性的下降，更为重要的是材料的耐腐蚀和耐疲劳性能的下降。对于汽车用结构件，长期在腐蚀环境下承载服役，这两项性能尤为关键。针对目前Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金在形变过程中容易出现粗大再结晶，从而导致合金形变后力学性能较低的关键工业问题，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出的一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，其通过新型的多级均匀化的热处理方法，在低温阶段控制α-Al(MnCr)Si相形核，从而使α-Al(MnCr)Si相高密度均匀析出，以获得微纳米级高密度α弥散相，抑制合金在形变之后再结晶及粗晶的产生，以解决Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金工业生产中的关键技术问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案，一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，对铸锭在100～350℃的温度范围内进行第一级均匀化处理，均匀化时间为2～15h，热处理炉的升温速率为0.5～10℃/min。

步骤二，对铸锭进行第二级均匀化的处理，其温度范围为500～580℃，均匀化时间为2～16h，升温速率为0.5～10℃/min；