[发明专利]一种Al-Mg-Si系铝型材及其加工方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Mg‑Si系铝型材及其加工方法，属于铝合金材料技术领域，其化学成分按质量百分数包括：Si：0.9％‑1.1％，Mn：0.35％‑0.5％，Mg：0.8‑1.0％，Cu：0.6‑0.9％，Zn：0.005‑0.015％，Ti：0.03‑0.05％，Fe≤0.25％，其余为Al。本发明提出一种汽车碰撞梁类零件用Al‑Mg‑Si系铝型材高强韧化方法，在现有Al‑Mg‑Si系铝型材基础上，通过合金成分的精细化控制、引入微量强化合金元素及优化时效制度等技术手段，实现Al‑Mg‑Si铝型材的抗拉强度和断后伸长率大幅提升，进而满足汽车碰撞类零件的抗弯及碰撞吸能方面的要求，同时将材料成本的增加幅度控制在相对低的水平，甚至是不增加，提供该材料的应用竞争力。

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，具体涉及一种Al-Mg-Si系铝型材及其加工方法。

背景技术

在汽车轻量化的趋势下，铝合金作为轻质合金材料的首选方案在汽车上的应用比例不断攀升，铝型材作为铝合金的一种，常用于汽车前后保横梁及新能源车型的电池框体、前纵梁及门框梁等部位。

汽车的前保险杠横梁主要用于承载汽车正面低速碰撞时的冲击，要求零件在承受低速碰撞后，不能产生过大的入侵变形。随着CNAP-2021版行人保护碰撞法规的发布和实施，其正面偏置碰重叠面积由40％变为50％，由此要求前保险杠横梁抗弯性能的进一步提升。因此，除前保险杠横梁的结构方面的进一步精益化设计，对于铝型材材料也提出了更高强度更高韧性的提升需求。

当前，汽车前保险杠横梁常用铝型材牌号为6082-T6，为常用Al-Mg-Si系铝型材中最强铝型材，通常抗拉强度为320MPa左右，断后伸长率为13％左右，强度较低，延伸率亦较低。Al-Mg-Si系铝型材通过添加Sc、Ag等元素，可以实现力学性能及稳定性的提升，但成分涉及价格昂贵的Sc、Ag元素，不利于铝合金的低成本制造及应用，如专利CN105838938A公开了一种Al-Mg-Si系铝合金型材的加工方法，铝合金成分重量百分比为Mg 0.6％～1.2％，Si0.7％～1.3％，Mn 0.4％～1％，Fe≤0.5％，另外还包括Cr≤0.25％，Zn≤0.2％，Cu≤0.1％，Ti≤0.1％，V≤0.05％，Hf≤0.5％，Sc≤0.25％，Ag≤1％中的一种或多种，其余为Al。

使用Al-Cu-Zn系铝型材可以实现强度和韧性的提升，但其较高的Cu元素和Zn元素，加上复杂的双级甚至多级时效工艺，导致其成本高出Al-Mg-Si系铝型材一倍左右，经济性较差，同时由于其存才应力腐蚀、跨系焊接等应用工艺性问题，也限制了其应用，如专利CN112813321A，提出的一种轨道交通用高强韧铝型材，其化学成分按质量百分数包括：Zn：5-5.8％、Mg：1.8-2.2％、Cu：0.5-1.5％、Mn：0.27-0.33％、Cr：0.21-0.27％、Ti：0.1-0.15％、Zr：0.18-0.24％、Bi：0.3-1％、B：0.01-0.02％、Gd：0.11-0.21％、Sc：0.12-0.19％、Ho：0.3-0.37％、Y：0.05-0.13％、V：0.01-0.05％、余量为Al；其时效处理为四级时效处理；第一级时效处理的温度为155-180℃，时间为10-22h，第二级时效处理的温度为200-230℃，时间为5-15min，第三级时效处理的温度为90-120℃，时间为5-15h；第四级时效处理的温度为160-170℃，时间为3-5h。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种汽车碰撞梁类零件用Al-Mg-Si系铝型材高强韧化方法，在现有Al-Mg-Si系铝型材基础上，通过合金成分的精细化控制、引入微量强化合金元素及优化时效制度等技术手段，实现Al-Mg-Si铝型材的抗拉强度和断后伸长率大幅提升，进而满足汽车碰撞类零件的抗弯及碰撞吸能方面的要求，同时将材料成本的增加幅度控制在相对低的水平，甚至是不增加，提供该材料的应用竞争力。

本发明通过如下技术方案实现：