铝合金产品和制备方法技术

本发明专利技术涉及可以被铆接并且具有优良的延展性和韧性特性的铝合金产品。本发明专利技术还涉及一种生产所述铝合金产品的方法。具体来说，这些产品具有在机动车工业中的应用。

Aluminium alloy product and preparation method

The present invention relates to an aluminum alloy product which can be riveted and has excellent ductility and toughness. The invention also relates to a method for producing the aluminum alloy product. Specifically, these products have applications in the automotive industry.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月28日提交的美国临时专利申请号62/069,569的权益，该美国临时专利申请以引用的方式整体并入本文。
本专利技术涉及在T4回火状态下具有非常好的成形性，特别是在高强度回火状态(例如T6回火状态、T8回火状态以及T9回火状态)下具有高韧性和延展性的铝合金产品。所述延展性和韧性使得所述合金可以在这些高强度回火状态下被铆接并且在它们的预期使用中具有优良的延展性和韧性特性。本专利技术还涉及一种生产所述铝合金产品的方法。具体来说，这些产品具有在机动车工业中的应用。
技术介绍
用于许多车辆的车身部分是由几个车身板制造的。迄今为止，在机动车工业中，这些板已经主要由钢制成。然而，最近，在机动车工业中已经存在用较轻的铝板代替较重的钢板的趋势。然而，为了可为用于汽车车身板所接受，铝合金不仅必须具有例如强度和耐腐蚀性的必要特征，而且还必须表现出良好的延展性和韧性。这些特征是重要的，这是因为机动车车身板需要与其它板、面板、车架等附接或组合。附接或组合板的方法包括电阻点焊、自冲铆接、粘合剂粘结、卷边等。自冲铆接是其中自冲铆钉完全刺穿顶板，但是仅部分刺穿底板的一种工艺。铆钉的尾端不会穿透底板，并且因此，在顶板与底板之间提供防水性或气密性接合。此外，铆钉的尾端扩张并且联锁到底板中，从而形成低剖面铆扣。为了确保最大的接合强度和使用中的完整性和耐久性，变形的铝板材料必须基本上没有所有的缺陷。这些缺陷可以包括内部空隙或裂纹、外部裂纹、或显著的表面开裂。由于存在板厚度和铆钉类型的许多组合，它们中的每一种必须针对生产情形加以“调整”，因此使用铆接本身作为材料的延展性和韧性的评估是不实际的。材料在铆接期间经历的变形的密切替代方案是在预期的使用强度下对材料进行弯曲操作。因此，通过对材料进行这一弯曲操作，材料可以被列为它能够被铆接或在预期使用中具有足够的延展性或韧性。完全构造是用实际的铆接和碰撞性能来指导的。迄今为止，弯曲数据已经与实际的使用性能具有足够好的相关性；因此，弯曲测试是至少一个原始设备制造商(OriginalEquipmentManufacturer，OEM)的官方发布标准。其它测试，如剪切测试也是评估韧性的手段。在OEM的更高标准下，自冲铆接需要满足必要的弯曲半径/板厚度(r/t)比的具有足够的延展性和韧性的金属板。具有足够的延展性是至关重要的，这是因为它确保金属板能够以特定的强度被铆接并且能够在碰撞事件期间满足一般韧性要求。所述材料需要保持足够的延展性以使得它以合理的可塑度发生变形，而不是通过快速的破裂事件发生变形。这是一个特别难以满足的要求。举例来说，在本领域中一般已知的是，对于以相似的强度弯曲铝合金，r/t比通常是2至4。迄今为止，具有大于1的r/t比的所有材料均表现出非常差的铆接行为。一些可接受的铆钉接合已经用表现出小于0.6(例如0.4至0.6)的r/t比的材料来进行。然而，对于最困难的铆钉接合，所述材料必须表现出小于0.4的r/t比。在r/t比是0.4时，外纤维表面应变超过40％，这是一个剧烈变形要求，所述要求先前在高于260MPa屈服强度(YS)，并且通常在280MPa-300MPaYS范围内的这些高使用强度下是难以达到的。由于实际的使用强度通常在280MPa-300MPaYS范围内，因此强度和延展性的这一组合特别难以获得。因此，需要可以被铆接的并且在碰撞事件期间满足延展性和韧性要求的机动车车身板。
技术实现思路
本专利技术的所涵盖的实施方案是由权利要求书，而不是本
技术实现思路
来限定的。本
技术实现思路
是本专利技术的各个方面的高度概述并且介绍了在以下具体实施方式部分中进一步描述的构思中的一些。本
技术实现思路
不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，它也不意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每一项权利要求来理解主题。本专利技术解决了现有技术中的问题并且提供了机动车铝板，这些机动车铝板在T4回火状态下具有非常好的成形性，特别是在高强度回火状态，如T6回火状态、T8回火状态、以及T9回火状态下具有高韧性和延展性。所述延展性和韧性使得所述合金可以在这些高强度回火状态下被铆接并且对于它们的预期使用具有优良的延展性和韧性特性。在这些高强度回火状态(这一般也是使用回火状态条件)下成功铆接所述材料的能力本身是对材料的韧性和延展性的严格测试，这是因为铆接操作使材料经受非常高的应变和应变率变形过程。此外，本专利技术提供了一种用于制备机动车铝板的方法。作为一个非限制性实例，本专利技术的方法在机动车工业中具有特定应用。在不同的实施方案中，本专利技术的合金可以用于制造呈挤出物、板材、板、以及锻件形式的产品。从下列对本专利技术的实施方案的详细说明，本专利技术的其它目的和优势将是显而易见的。附图说明图1是结合实施例1使用的加热速率的示意图。图2是描绘了通过不同的均化操作所产生的弥散相的数密度、面积百分比、以及平均尺寸的图表。图3是描绘了通过不同的均化操作所产生的弥散相的平均尺寸和面积分数/半径(f/r)的图表。图4是示出了通过在570℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在570℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。图5是示出了通过在550℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在550℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。图6是示出了通过在530℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在530℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。图7A是铸态的铸锭的组成图。图7B是在530℃进行均化步骤4小时之后铸锭的组成图。图7C是在530℃进行均化步骤8小时之后铸锭的组成图。图8是在T82回火状态下在各种固溶热处理(SHT)温度下合金x615和x616的屈服强度(MPa)和r/t比的示意图。x615比x616具有更宽的SHT温度范围以获得低于0.4的r/t值。还示出了T82屈服强度最小值和r/t比最大值。图9是用于平均r/t图表的主效应图的示意图，其中r/t比是垂直轴并且量是水平轴(Mg越多，r/t越低；Si越少，r/t越低)。这一效应图是32个铸锭的工业试验的结果，由此经由DOE(实验设计)试验系统地研究了Cu含量、Mg含量和Si含量以及2个线参数。这一试验的细节汇总于实施例和附图中。图10是实施例4中所述的测试条件的示意图。图11是在T4回火状态、T81回火状态以及T82回火状态下合金x615(每组中的左侧直方图条柱)和x616(每组中的右侧直方图条柱)的极限剪切强度测试的结果的示意图。图12A是由T4回火状态、T81回火状态、以及T2回火状态下的合金x615以及由O回火状态下的合金5754制备的压溃样品的轴向载荷-位移曲线。图12B是示出了由T4回火状态、T81回火状态和T2回火状态下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金板，所述铝合金板包含0.40重量％‑0.80重量％的Cu、0重量％‑0.40重量％的Fe、0.40重量％‑0.90重量％的Mg、0重量％‑0.40重量％的Mn、0.40重量％‑0.7重量％的Si、0重量％‑0.2重量％的Cr、0重量％‑0.1重量％的Zn以及0重量％‑0.20重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量％，余量是Al。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.28 US 62/0695691.一种铝合金板，所述铝合金板包含0.40重量％-0.80重量％的Cu、0重量％-0.40重量％的Fe、0.40重量％-0.90重量％的Mg、0重量％-0.40重量％的Mn、0.40重量％-0.7重量％的Si、0重量％-0.2重量％的Cr、0重量％-0.1重量％的Zn以及0重量％-0.20重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量％，余量是Al。2.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.45重量％-0.75重量％的Cu、0.1重量％-0.35重量％的Fe、0.45重量％-0.85重量％的Mg、0.1重量％-0.35重量％的Mn、0.45重量％-0.65重量％的Si、0.02重量％-0.18重量％的Cr、0重量％-0.1重量％的Zn以及0.05重量％-0.15重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量％，余量是Al。3.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.45重量％-0.65重量％的Cu、0.1重量％-0.3重量％的Fe、0.5重量％-0.8重量％的Mg、0.15重量％-0.35重量％的Mn、0.45重量％-0.65重量％的Si、0.02重量％-0.14重量％的Cr、0.0重量％-0.1重量％的Zn以及0.05重量％-0.12重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量％，余量是Al。4.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.51重量％-0.59重量％的Cu、0.22重量％-0.26重量％的Fe、0.66重量％-0.74重量％的Mg、0.18重量％-0.22重量％的Mn、0.57重量％-0.63重量％的Si、0.06重量％-0.1重量％的Cr、0.0重量％-0.1重量％的Zn以及0重量％-0.08重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量％，余量是Al。5.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.51重量％-0.59重量％的Cu、0.22重量％-0.26重量％的Fe、0.66重量％-0.74重量％的Mg、0.18重量％-0.22重量％的Mn、0.55重量％-0.6重量％的Si、0.06重量％-0.1重量％的Cr、0.0重量％-0.1重量％的Zn以及0重量％-0.08重量％的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布尔，RG卡马特，
申请(专利权)人：诺维尔里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US