[发明专利]一种提高汽车用Al‑Mg‑Si‑Cu系合金强度的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种可工业化应用的能大幅提高6xxx系铝合金薄板材强度的处理方法，特别针对汽车领域用中高强铝合金薄板材而开发，该种处理方法不仅可以使得铝合金薄板材具有优异的成形性能，而且经过进一步时效处理后还具有非常高的强度。

背景技术

随着经济的发展，现在世界的环保问题越来越严重，其中汽车的尾气排放已成为大气污染的重要来源之一，其对气候的恶化效应已经刻不容缓。因此，世界各国对汽车节能、减排的意识不断增强，但是如何实现汽车轻量化进而达到节能减排的目的已经成为汽车领域进一步发展的关键所在。从高速、舒适、美观、耐用、轻量化、节能、环保、降低综合成本等综合性能方面来看，铝合金无疑是现代汽车工业轻量化的首选材料，世界许多国家均已大力开展汽车轻量化用铝合金加工、成形和应用的相关研究，如Al-Mg和Al-Mg-Si-Cu系合金等，尤其Al-Mg-Si-Cu系合金的开发和应用研究等。虽然Al-Mg-Si-Cu系合金通过成分设计进而利用固溶和时效析出可以使得其强度获得一定提高，但是毕竟与钢铁相比，该系铝合金材料的强度仍然不够高。因此，如何能够大幅度提高该系铝合金强度成为铝合金领域急需解决的一大关键问题，其对于汽车轻量化用铝合金的快速发展具有重要意义。

考虑到合金板材的强度主要受沉淀相分布、晶粒尺寸、以及位错分布等影响，而沉淀相的析出除了受成分影响之外，还受可诱发非均匀形核的晶界和位错等影响，因此，如果能够开发一种工艺不仅使得合金沉淀相析出数量大幅度增加而提高沉淀强化效果，即同时利用沉淀相的均匀和非均形核，而且还能够充分利用其它强化方式，如细晶强化，位错强化等，那么所开发的合金强度一定能够获得大幅度提高。本发明就是基于这一思想进行新工艺开发的，开发过程中通过在时效析出前基体内大量引入位错和细晶组织，从而使得合金不仅低温时效析出强化大幅度增加，而且还能够将引入的位错和细晶组织稳定保持在合金基体内，从而实现了大幅度提高Al-Mg-Si-Cu系合金强度的目的。

发明内容

本发明为了更好满足汽车轻量化用铝合金板材的实际应用需求，针对6xxx系铝合金强度不够高等问题，开发一种更加适合汽车用中高强铝合金板材的处理方法。本发明充分利用大塑性热轧变形并辅以固溶淬火后的低温大塑性变形可以引入大量位错线以及显著细化组织等特点，通过控制轧制速率、温度、道次压下量以及应变总量，首先使得合金时效析出前引入大量的位错线和细晶组织；然后再辅以合适的中低温时效，一方面可以诱发基体内沉淀相的均匀和非均匀形核，增加沉淀硬化效果；另一方面还可以稳定时效前的位错线和细晶组织，从而使得合金基体能同时利用沉淀强化、位错强化和细晶强化加以多类型强化，最终必然可以使得强度较低的Al-Mg-Si-Cu系合金强度获得大福度提高。

一种提高汽车用Al-Mg-Si-Cu系合金强度的处理方法，其特征在于处理步骤如下：

1)均匀化后的铸锭→热轧变形：开轧温度530～580℃，终轧温度80～200℃，变形量80～98％，道次压下量5～40％，轧制速率0.01m/s～0.9m/s；

2)热轧板材；厚度4-8mm；

3)固溶处理：升温速率100～300℃/s，温度540～580℃，时间1～30min；

4)淬火处理；降温速率大于500℃/s；

5)超低温预处理：保证在淬火后0.5～10min内置于液氮容器内，放置时间5min～30h；

6)大变形量轧制：变形温度低于20℃，道次压下量10％～50％，轧制速率小于0.5m/s，总变形量80％～99％；

7)低温时效处理：温度120～220℃，时间0.5～50h。

8)所处理合金化学成分及其质量百分比含量为：Zn:0～4.0wt％，Mg 0.5～1.2wt％，Si 0.7～1.5wt％，Cu 0～0.6wt％，Fe0.1～0.5wt％，Mn0.05～0.3wt％，Cr≤0.25wt％，Ti≤0.25wt％，余量为Al。

优选地，上述技术路线中热轧工艺为：开轧温度535～580℃，终轧温度100～200℃，变形量83～98％，道次压下量6～39％，轧制速率0.011m/s～0.89m/s；

优选地，上述技术路线中固溶处理工艺为：升温速率100～260℃/s，温度545～575℃，时间1～25min；

优选地，上述技术路线中的超低温预处理工艺为：保证在淬火后0.5～10min内置于液氮容器内，放置时间5min～29h；