[发明专利]一种汽车用高成形性铝合金材料

摘要

本发明提出一种汽车用高成形性铝合金材料及其制备方法；包括新型铝合金成分选择，合金配制和熔炼铸造，均匀化，热轧变形，中间退火或冷轧变形+中间退火，冷轧变形，固溶，淬火和多级预时效处理。所述合金材料利用不同溶质元素间可形成一定量多尺度粒子，进而在高温热处理过程中同时发挥粗大粒子刺激再结晶形核而细小粒子阻碍再结晶晶粒长大的双重作用，使得合金板材在冲压成形前的组织由细小均匀分布的再结晶晶粒构成；使得合金板材各向异性得到很好控制，且冲压成形性能较为优异。同时具有高成形性和高烤漆硬化增量的新型铝合金非常适合应用于汽车车身外板的制造，特别是对冲压成性能以及烤漆硬化增量有较高要求的复杂形状零部件的制造。

主权项

一种汽车用高成形性铝合金材料，其特征在于该合金的化学成分及其质量百分比含量为：Zn：3.0～4.0wt％，Mg：0.4～1.5wt％，Si：0.35～1.0wt％，Cu：0.1～0.95wt％，Fe≤0.55wt％，Mn：0.06～0.4wt％，Cr≤0.25wt％，Ti≤0.25wt％，B≤0.2wt％，余量为Al,其化学成分Mg、Si的Mg/Si质量比范围为1.0～2.3，所述汽车用高成形性铝合金材料的制备方法包括以下步骤：步骤一、熔炼铸造：首先将纯铝全部加入坩埚，将炉温设定在850℃，待纯铝熔化后加入Al‑20wt％Si、Al‑50wt％Cu、Al‑20wt％Fe、Al‑10wt％Mn中间合金，并加入覆盖剂50wt％NaCl+50wt％KCl；继续加热熔体，待中间合金熔化，熔体温度达到750℃后对其进行搅拌使溶质元素混合均匀，然后在750℃保温30min后设定炉温使熔体降温到710℃，然后向熔体中加入纯Zn和纯Mg，并充分搅拌使其彻底溶解；待熔体温度再次达到730℃时取样分析成分，如果成分测量值低于设计值，根据烧损情况适当添加一定量的中间合金，如果成分测量值高于设计值，根据过量值适当添加一定量的金属纯铝进行稀释；继续待熔体升至740℃后扒渣、加入精炼剂进行除气精炼；然后将熔体温度降至约720℃时加入Al‑5wt％Ti‑1wt％B晶粒细化剂并进行适当搅拌，最后在此温度保温10min后将熔体浇铸到四周水冷的钢模内；步骤二、单级或双级均匀化：Zn含量低于0.5wt％的铝合金直接采用单级均匀化，即将熔炼铸造后的合金试样以20～50℃/h升温到540～560℃保温15～30h，然后再以20～50℃/h的降温速率随炉降温至100℃时取出试样；而Zn含量处于0.5wt％～4.0wt％时，采用双级均匀化工艺，即将熔炼铸造后的合金试样以20～50℃/h升温速率开始升温，待温度达到450～490℃保温2～6h，再以20～50℃/h继续升温到540～560℃保温15～30h，然后再以20～50℃/h的降温速率随炉降温至100℃时取出试样；步骤三、热轧变形：将步骤二取出的试样进行热轧：开轧温度在520～555℃，道次压下量为4％～36％，热轧总变形量＞92％，终轧温度低于300℃得到热轧板材；步骤四、中间退火或冷轧变形+中间退火：将步骤三得到的热轧板材进行中间退火或冷轧变形+中间退火，然后直接取出进行空冷得到退火态板材；步骤五、冷轧变形：将所述步骤四得到的退火态板材进行冷轧变形，所述冷轧变形的冷轧总变形量处于50％～85％之间，道次压下量处于10％～35％之间得到冷轧板材；步骤六、固溶处理：将步骤五得到的冷轧板材进行固溶处理：在545～560℃热处理炉中进行1～15min的固溶处理，试样升温速率大于100℃/min；步骤七、淬火处理：将固溶处理后的合金试样从固溶处理温度以大于100℃/s的降温速率冷却到室温得到淬火态试样；步骤八、多级预时效处理：将步骤七得到的淬火态试样在2～5min内转移到100℃～130℃等温预时效炉中进行1～30min的等温预时效，然后将其转移到60℃～90℃的等温预时效炉中进行5～15h的等温预时效处理，最后将其在室温放置14天得到具有高成形性的铝合金板材。