本发明专利技术公开了一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其化学元素质量百分比含量为：0.3％≤Mg≤0.6％；0.8％≤Si≤1.2％；0.05％≤Mn≤0.15％；0＜Cu≤0.03％；0＜Fe≤0.12％；0＜Ti≤0.05％；0.05％≤Ca≤0.15％和0.05％≤Sr≤0.15％的至少其中之一；其余为Al和其他不可避免杂质。本发明专利技术还公开了一种由上述铝合金材料制成的铝合金板。本发明专利技术还公开了一种铝合金板的制造方法，其包括步骤：熔炼、铸造、均质化热处理、铣面、轧制、在线固溶处理和在线时效预处理。本发明专利技术所述的铝合金材料和铝合金板的强度高且自然时效稳定性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铝合金材料，尤其涉及一种Al-Mg-Si系铝合金材料。本专利技术还涉及了该Al-Mg-Si系铝合金材料的制造方法。
技术介绍
汽车用材轻量化是当前汽车制造商关注的焦点。汽车结构件采用铝合金板材的情况日益增多，可选材料有2000系、5000系和7000系合金材料。然而，含Cu的2000系合金材料的耐腐蚀不佳，5000系合金材料在烘烤处理中容易软化，而7000系合金材料的延伸率不足而会造成材料加工性能的困难。可进行热处理强化的6000系Al-Mg-Si合金材料因具备较好的成形性、耐腐蚀性和可焊接性，目前正日益得到广泛地应用，尤其在汽车的内外板制造领域。但是6000系Al-Mg-Si合金材料在固溶处理后会发生自然时效现象，镁硅原子在室温会偏聚，引起屈服强度的升高。特别在铝合金板材的运输和存储过程中，随着时间的推移，板材的机械性能会发生不稳定现象，经常是屈服强度和抗拉强度均上升，而延伸率则显著下降，导致时效后的铝合金板材在冲压时回弹现象严重，甚至在包边加工时发生开裂，严重影响生产质量。自然时效问题已严重影响了Al-Mg-Si系铝合金板材在汽车中的广泛应用，甚至采用恒温18℃的集装箱来运输铝卷以避免铝合金板材的自然时效，生产成本巨大。从析出强化的角度来讲，理想的Al-Mg-Si系汽车用铝板需要符合满足以下要求：(1)在固溶处理后的运输和储备阶段(该阶段的温度处于室温附近，板材未经任何塑形加工，该阶段称为运输储备自然时效)只生成纳米团簇而不生成β”析出相，且该纳米团簇在经过长时间的运输储备自然时效后尺寸和密度不发生明显变化，表现为板材具有长时间的自然时效稳定性；(2)在经过冲压成形并喷漆的烘烤处理后(180℃-190℃)将会生成大量的β”析出相，表现为加工后的板材零部件的强度有明显的提高。也就是说，在第(1)情况下的板材具备较低的屈服强度和良好的冲压性能，在第(2)情况下的板材通过析出强化来显著地提高板材的强度，从而使汽车用零部件具备较好的抗凹性。公开号为CN1162341A，公开日为1997年10月15日，名称为“铝合金板材的热处理方法”的中国专利文献公开了一种铝合金材料的热处理方法。该方法包括使热轧或冷轧铝合金板材经受固溶热处理，随后淬火，并在基本时效硬化发生之前，使该合金板材再经受一次或多次后继热处理，这后继热处理包括将该板材加热到100～300℃范围内的某一峰值温度(优选为130～270℃)，然后使该板材在峰值温度下保持一段时期，时间小于约1分钟，再使该合金板材从峰值温度冷却到温度85℃或更低。但该热处理工艺大大增加了铝合金板材生产工艺的复杂性，增加了大规模工业难度及生产成本。公开号为WO/2002090608，公开日为2002年11月14日，名称为“具有改善的弯曲性的铝合金板及其制造方法”的国际专利文献。此专利文献记载的铝合金板中的各化学元素含量为：Si：0.7-0.85wt.％，Mg：0.5-0.75wt.％，Mn：0.15-0.35wt.％，Fe：0.1-0.3wt.％，可选的Cu：0.2-0.4wt.％，余量为Al和不可避免元素。关键预时效处理工艺是从80℃以上的预时效温度开始快速冷却到室温，冷却速度不小于5℃每小时。公开号为US20090242088A，公开日为2009年10月1日，名称为“具有优良的涂漆烘烤淬透性及优异的室温时效的铝合金板及其制造方法”的美国专利文献公开一种铝合金材料，该铝合金材料中的各化学元素的质量百分含量：Mg：0.4-1.0wt.％，Si：0.4-1.5wt.％，Mn：0.01-0.5wt.％，Cu：0.001-1.0wt.％，余量为Al和微量残余元素。控制Si/Mg比大于1.0，而且在固溶处理中淬火冷却速度不小于10℃/s。初级时效处理时再加热到90-130℃，然后以0.5-5℃/每小时的速度冷却下来。该美国专利文献也仅关注了合金元素成分和初级时效处理工艺，以0.5-5℃每小时的冷却速度会大大地增加材料制备加工的周期。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其具有较高的强度及优良的自然时效稳定性。经过长时间自然时效后，铝合金材料的屈服强度、抗拉强度及延伸率等各项综合性能的稳定性好。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其化学元素质量百分比含量为：0.3％≤Mg≤0.6％；0.8％≤Si≤1.2％；0.05％≤Mn≤0.15％；0＜Cu≤0.03％；0＜Fe≤0.12％；0＜Ti≤0.05％；0.05％≤Ca≤0.15％和0.05％≤Sr≤0.15％的至少其中之一；其余为Al和其他不可避免杂质。本专利技术所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料中的各化学元素的设计原理为：Mg、Si：Mg和Si是Al-Mg-Si系铝合金材料添加的主要合金元素，是形成Mg-Si系金属间化合物的关键元素。由于Si的原子半径比Al原子小，而Mg的原子半径比Al原子大，同时Mg和Si元素之间混合焓的负值较大，Mg原子和Si原子能够形成稳定的原子间结合，在变形过程中可以形成纳米团簇和/或规则G.P区，在后续喷漆后的烘烤处理过程中可以发展成纳米级的析出物，从而使得该铝合金材料具有更高的强度。经固溶处理后，Mg、Si原子会固溶在基体中，在之后的自然时效、低温人工时效或烘烤处理中偏聚长大并析出，有助于铝合金材料强度的提升。专利技术人通过大量研究和试验发现，相对于Mg含量，Si含量的适度富余有助于令铝合金材料具备更为优异的烘烤硬化效应，故而，希望将Si/Mg的质量百分比含量之比控制在不小于1.2，但是，在此基础上，Si的含量不宜超过1.2wt％，否则铝合金材料会在铸造中凝固析出的结晶物会粗大化，将会恶化铝合金材料的成形性能。另外，为了获得良好的烘烤硬化效果，Mg含量不能小于0.3wt.％；另一方面，如果Mg含量超过0.6wt.％，容易在材料表面出现拉伸应变痕。因此，在本专利技术所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料中的Mg含量为：0.3-0.6wt.％，Si含量为：0.8-1.2wt.％。Mn：Mn在均热化处理中生成弥散颗粒，这个颗粒可以妨碍再结晶后的晶粒长大，以起到细化晶粒的效果。同时，该颗粒能够溶解杂质铁，以形成Al6(FeMn)，减少铁的有害作用。但是，若Mn含量超本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有长时间自然时效稳定性的Al‑Mg‑Si系铝合金材料，其特征在于，其化学元素质量百分比含量为：0.3％≤Mg≤0.6％；0.8％≤Si≤1.2％；0.05％≤Mn≤0.15％；0＜Cu≤0.03％；0＜Fe≤0.12％；0＜Ti≤0.05％；0.05％≤Ca≤0.15％和0.05％≤Sr≤0.15％的至少其中之一；其余为Al和其他不可避免杂质。
【技术特征摘要】
1.一种具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材料，其特征在于，
其化学元素质量百分比含量为：
0.3％≤Mg≤0.6％；
0.8％≤Si≤1.2％；
0.05％≤Mn≤0.15％；
0＜Cu≤0.03％；
0＜Fe≤0.12％；
0＜Ti≤0.05％；
0.05％≤Ca≤0.15％和0.05％≤Sr≤0.15％的至少其中之一；
其余为Al和其他不可避免杂质。
2.如权利要求1所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，其他不可避免的杂质总量控制为≤0.15％。
3.如权利要求1所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，其微观组织包括α(Al)固溶体以及细小的析出相，所述
析出相在形态上包括纳米团簇、规则G.P区和纳米颗粒。
4.如权利要求3所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，所述析出相在成分上包括：AlMgSi、AlCaSi、AlSrSi、
AlMnSi、AlMgSiCa、和AlMgSiSr的至少其中之一。
5.如权利要求3所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，所述α(Al)固溶体的平均晶粒尺寸在15μm以下。
6.如权利要求3所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，所述析出相的等效圆直径在1μm以下。
7.如权利要求3所述的具有长时间自然时效稳定性的Al-Mg-Si系铝合金材
料，其特征在于，所述析出相占微观组织的面积比率约为0.5～5.0％。
8.采用如权利要求1-7中任意一项所述的具有长时间自然时效稳定性的
Al-Mg-Si系铝合金材料制得的铝合金板。
9.如权利要求8所述的铝合金板的制造方法，其包括步骤：熔炼、铸造、均
质化热处理、铣面、轧制、在线固溶处理和在线时效预处理。
10.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，蒋浩民，唐伟能，张丕军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。