[发明专利]一种高强度铝合金汽车车身板材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度铝合金汽车车身板材及其制备方法，制备铝合金原料的化学元素成分按照质量百分比进行计算，具体包括：Si：5~15 wt.%，Mg：3~5 wt.%，Fe：0.4~0.7 wt.%，Cu：0.20~0.30 wt.%，稀土RE：0.10~0.50 wt.%，Mn：0.30~0.40 wt.%，Ti：0.10~0.20 wt.%，Zn：0.05~0.10 wt.%，P：0.20~0.50 wt.%，V：0.1~0.5 wt.%，其他杂质元素总含量≤0.20 wt.%，所述制备方法中，融入低压铸造和电脉冲处理工艺，获得的铝合金，可以获得很高的抗拉强度，并且由于晶粒的协调变形，使得铝合金材料获得了较高的塑性，提高成形性及力学性能，具有很好的抗时效稳定性和烘烤硬化性，使得该合金能够满足汽车车身用板材材料需求，本发明应用于汽车轻量化铝合金制备领域。

技术领域

本发明涉及材料工程领域，具体涉及一种高强度铝合金汽车车身板材及其制备方法。

背景技术

铝合金的用量仅次于钢铁材料，广泛应用于航空航天、汽车、航海、化工等领域，在汽车领域，汽车轻量化是未来发展的趋势，铝和铝合金是为实现这一目的首选材料，但是在车辆的运行中，很多部件都是在高温下运行的，如汽车的发动机、活塞等部件，工作温度范围为300~400℃之间，这样就需要考虑到部件在这一温度范围内的力学强度，众所周知，随着温度的提高，晶粒不断长大会降低抗拉强度，根据霍尔-彼奇（Hall-Petch）公式，即晶粒越细小，其硬度越高，抗拉强度越大，反之，晶粒越大，其硬度越低，抗拉强度越小。

1. 发明内容

本发明提供了高强度铝合金汽车车身板材及其制备方法，铝合金原料中加入RE元素，将低压浇铸与电脉冲处理技术结合，制备铝合金，可以获得缺陷较少，组织细化的铝合金，组织细化对合金性能的提高起决定作用。

2. 本发明的技术方案：

一种高强度铝合金汽车车身板材，制备铝合金原料的化学元素成分按照质量百分比进行计算，具体包括：Si：5~15 wt.%，Mg：3~5 wt.%，Fe：0.4~0.7 wt.%，Cu：0.20~0.30wt.%，稀土RE：0.10~0.50 wt.%，Mn：0.30~0.40 wt.%，Ti：0.10~0.20 wt.%，Zn：0.05~0.10wt.%，P：0.20~0.50 wt.%，V：0.1~0.5 wt.%，其他杂质元素总含量≤0.20 wt.%，余量为Al。

作为优选方案，上述RE元素包括镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu）以及钇(Y)和钪(Sc)中的任意一种。

作为优选方案，上述铝合金室温力学强度为600~800MPa，延伸率为10~17%。

一项所述的高强度铝合金汽车车身板材的制备方法，包括步骤如下：

（1）配制铝合金原料：按照汽车车身板材所用铝合金的各元素化学成分的比例称量铝合金原料，原料按照质量百分比进行配制；

（2）真空熔炼： 首先将各个原料加入到真空感应熔炼炉的陶瓷坩埚中，随后于300℃下预热30min，然后升温至800~850℃进行熔炼，熔炼3h后，取出陶瓷坩埚；在坩埚内铝合金熔体中添加六氯乙烷精炼剂以去除铝合金的氢气，静置10min，待温度降到760℃时，捞渣后所获得的铝合金熔体进行低压铸造，将铝合金熔体在0.06~0.15MPa下，由下而上压入铸型型腔，凝固过程中施加电脉冲处理，通过电脉冲处理打碎铝枝晶获得细晶组织以改善合金的力学性能，随后凝固成铝合金铸件，铸件厚度500mm，宽度为1800mm,长度为3000mm的合金铸锭；

（3）均匀化退火：将获得的合金铸锭于箱式热处理炉中在350℃的条件下保温8~12h，随后在460~480℃的条件下，保温24~26h进行均匀化处理；

（4）热轧：将均匀化退火后的合金铸锭，经过辊轧机在450~500℃条件下辊轧成厚度为8~10mm的热轧板；