[发明专利]一种轻型超高强盾牌用铝合金带材及其制备方法

说明书

本发明公开了发明一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法，其铝合金化学成分控制：Zn含量为5.6~6.8%，Cu含量为1.3~2.5%，Si≤0.4%、Fe≤0.5%、Mn≤0.3%、Mg 2.3~2.9%、Cr≤0.10%、Ti≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。通过控制立推炉加热生产、热轧生产过程、冷轧轧制道次间隔时间、成品时效处理过程，获得强度极高、成型性极好的轻型超高强度盾牌用铝合金带材，以此可替代现有钢材盾牌、碳纤维材盾牌以及其他常规5系铝合金盾牌，并进一步提升强度和延伸率，实现盾牌产品轻量化、低成本发展，保证产品成型过程及使用寿命。

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法。

背景技术

目前，为满足盾牌产品的使用需求，一般采用钢材或碳纤维材料，主要在于其强度高，能有效抵抗外物的冲击、穿刺、击打、刀砍等入侵。但钢材密度大，重量大，在使用者长期手持时，较为不便。碳纤维具有质轻、超强的特性，能较好的避免钢材的上述缺点，但碳纤维属于高分子合成化合物，其生产成本高昂，且不易回收使用。

采用铝合金材料作为防暴盾牌，既有重量轻，抵抗冲击力强，坚固耐用，能抵御枪炮之外的投掷物和尖锐器械，又能防止酸类的袭击，且安装固定牢靠操作方便，是执法人员执行任务时的优良防护装备，一些常规的5系合金，其强度有一定的提升上限，需要开发一些强度更高的铝合金防暴盾牌产品。

为确保实现盾牌的功能及良好的外观质量，盾牌产品生产过程需要对盾牌用材料进行冲压、打磨、烤漆、烘干等加工，并实现钻孔、加手柄等功能。因此，不仅要保证盾牌用铝合金材料的初始强度要求，更能在后续加工过程保持产品尺寸及性能的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种具有超高强度、高成型性能的轻型超高强盾牌用铝合金带材及其制备方法，用以替代不锈钢及碳纤维等材料，实现产品生产成本降低，并方便广泛运用及推广。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轻型超高强度盾牌用铝合金带材及其制备方法，包含以下步骤：

1）铝合金化学成分控制如下：Zn含量为5.6~6.8%，Cu含量为1.3~2.5%，Si≤ 0.4%、Fe≤ 0.5%、Mn ≤ 0.3%、Mg 2.3~2.9%、Cr≤ 0.10%、Ti ≤ 0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。按此化学成分制备铝合金铸锭，并将其进行均匀化处理，均匀化处理温度400~500℃。

2）将铸锭进行锯切铣面处理后，安排立推炉加热生产，按照400~490℃保温5~12h处理。

3）将加热后的铸锭进行热轧生产，轧制过程在中间坯厚度为200~350mm时，单道次压下量控制在15~25mm，轧制速度控制在1.0~2.0m/s，且每两道次进行侧向辊边轧制（立辊轧制，即对铝合金带材的两侧边进行轧制。通常的轧制为对上下表面轧制压延，使厚度减薄。此侧向轧制类似于宽度方向上变窄）一次。在热轧最后一道次的生产时，热轧厚度控制在3.2~7.8mm，终轧温度控制在320℃以下。

4）将热轧后的材料，安排在冷轧轧制生产至成品厚度1.7~2.2mm，冷轧各道次生产时间间隔不超过2h。

5）冷轧后的铝合金带材，经过固溶淬火切边矫直，并进行人工时效，时效温度应控制在100~130℃，时效时间在15h以上，得到目标产品铝合金带材。

按照上述步骤制备的铝合金带材，其抗拉强度达到510Mpa以上，屈服强度达到450Mpa以上，延伸率达到10%以上，且能经过后续冲压成型为盾牌产品，并满足盾牌产品的相关要求。