铝-镁-铜-稀土合金及其车身板材的制备制造技术

铝－镁－铜－稀土合金车身板材，按照一定成分配比成合金，经熔炼后铸成坯锭，再经均匀化、热轧、冷轧、固溶处理、精平制成车身板材。该合金板材具有中等强度和高的塑性，在自然时效态σ↓［ｂ］为２８０ＭＰａ、σ↓［０．２］为１１０ＭＰａ、δ为３０～３３．６％，供冲压车身用具有极佳的成型性，经烤漆处理σｂ为３３０ＭＰａ，σ↓［０．２］为１４０ＭＰａ，δ为２８％，ＨＢ为７３，具有较强的抗压痕能力与抗碰撞能力。合金板材成材率高，并和ＬＦ－５防锈铝合金具有等同的抗腐蚀性能与焊接性能。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土铝合金及其制作车身板材的生产方法有关。传统的车身板材(含小汽车、客车、卡车等车辆)是用低碳钢板冲压而成，它具有中等强度和极佳的成型性，其缺点是比重大，耐蚀性差。随着汽车工业的发展，汽车、特别是小汽车轻量化问题已成为世界汽车业研究的重要课题。由于铝合金板材的比重轻，有利于提高车速和节省燃料，已部分取代低碳钢板制作车身。日本公开特许(A)平3-72050公开了一种铝-镁-硅-稀土摩托车框架用的抗蚀铝合金。该合金为JISA6000系列，其中镁含量为0.35～1.5%，硅含量为0.20～1.8%，并含有总量为0.05～0.50%的镧、铈、镨、钕、钐或镱的一种或多种稀土，余量为铝。该合金用于腐蚀环境和交变应力条件下的自行车、摩托车、汽车的框架材料。然而该合金组成中含硅，易在晶界处聚集，长成粗大针状的粒子，此是形成裂纹的源头，因而其综合加工性能颇差，尤其延伸率较差，成型性欠佳。本专利技术任务是研制一种具有中等强度、优良的拉伸塑性、抗腐蚀性、可焊性及冷、热加工性能的铝合金车身板材，以适应汽车工业发展的需要。本专利技术铝合金板材成分范围为3.5～6.0%Mg，0.2～0.9%Cu，0.01～1.0%RE(混合稀土)，以及0.005～0.01%Be，0.01～0.2%Ti，0.005～0.05%B等微量元素，余量为铝及不可避免的杂质。这里所有成分均为重量百分比，所谓板材是指厚度为0.3～3.0mm的板材，以区别于箔材。本专利技术合金中，镁和铜主要起固溶强化作用，同时铜还可以CuMgAl2与CuAl2的方式沉淀产生一定的时效硬化，尤其在烤漆中时效更为明显。一般随镁含量增加，拉伸强度是增加的，当镁含量在4.6%至5.2%之间时，其延伸率表现出最大值;铜含量增加，拉伸强度亦增加，当铜含量为0.4～0.6%之间时，其延伸率表现出最大值。随Mg、Cu含量的增加，σb增加的速度要大于σ0.2，这意味着合金具有好的成型性。由于Mg、Cu表现为固溶强化，因此，对本合金充分地固溶是必要的，以避免出现粗大的Mg2Al3、CuAl2及CuMgAl2。考虑生产上的方便，充分固溶可在均匀化时进行，并立即降温热轧，而在后续的固溶处理工艺中，固溶时间很短，以便于连续生产。本专利技术合金中添加混合稀土(富铈或富镧混合稀土)或单一稀土La、Ce、Nd、Pr、Sm、Eu、Dy中的一种或两种以上，其总量应在0.2%为最佳。添加稀土目的在于细化晶粒、除气和改善Fe、Si等有害元素的存在方式。本专利技术合金属5000系合金，一般在5000系合金中，Fe、Si多以Fe3Al，Al(Fe、Mn)Si的方式存在，并易在晶界处聚集成粗大针状的粒子，此乃是裂纹的源头，从而降低了合金的塑性。稀土的加入可使Fe3Al、Al(Fe、Mn)Si粒子细化并球化，弥散分布于晶内，减少了裂纹源头，提高了强度与塑性。添加微量元素Ti、B亦能起细化晶粒作用，其添加量最佳为0.05%Ti、0.01%B。稀土与这些微量元素的添加，使本专利技术合金平均晶粒尺寸小于40μ，从而提高了合金的强度和塑性。铍的添加量甚微，一般为0.005～0.01%(最佳为0.005%)，其目的是阻止氧过度侵入熔体而引起氧化，从而改善合金铸锭性能。本合金板材的制备，应遵循如下生产过程(一)熔铸合金的制备采用熔铸法，铝为工业纯铝锭，镁为工业纯镁锭，镁易氧化应按配比分批压入熔体，铜采用Al-50%Cu中间合金形式按配比加入，其余元素均用中间合金形式按配比加入。即在熔炼时，稀土可采用Al-稀土中间合金(一般为Al混合稀土或Al-单一稀土)形式加入。钛与硼则以Al-5Ti-1B的形式加入。合金熔炼后铸成坯锭，铸造可采用水冷连续铸造或水冷半连续铸造。(二)均匀化、热轧可采用下列4种方法中任一种进行。(1)坯锭经铣面或刨面后，于400～480℃单一温度均匀化2-24h，随即热轧成板坯，淬水或强风冷却至室温。(2)坯锭经铣面或刨面后，于400～520℃分级加热(温度由低到高，如440℃4h+500℃4h)均匀化2-24h，随即降温至400～480℃热轧成板坯，淬水或强风冷却至室温。(3)坯锭先经400～480℃单一温度均匀化2-24h，淬至室温水，铣面或刨面后，快速加热到400～480℃热轧成板坯，水淬或强风冷却至室温。(4)坯锭先经400～520℃分级均匀化2-24h，淬至室温水。铣面或刨面，再快速加热到400～480℃热轧成板坯，水淬或强风冷却到室温。(三)冷轧经热轧后的板坯可冷轧至所需的尺寸，冷轧过程中，可进行若干次(一般为2次)＜520℃、5～30min的中间退火，退火要采取快速加热，退火后冷却可采用水淬或强风冷却或空冷，在板厚＞1.7mm之前，退火后冷却最好采用水淬或强风冷却。(四)固溶处理固溶在＜530℃进行，保温时间为1min-1h。一般固溶温度在500℃～530℃之间时，保温时间可短些(一分钟左右)，因此固溶处理可采取连续生产。固溶后冷却可采用喷水淬火或强风冷却或空冷。一般说来，冷却速度慢些，合金强度高些，延伸率略有降低，但不低于δ＝30%。(五)精平在固溶处理后进行精平处理。经上述五道工序后，即可得到强度与塑性俱佳的适用于生产汽车车身的板材。该板材以自然时效态供贷，其贮存期间合金性能稳定，若经烤漆时效处理(170～200℃)可获得一个40～50MPa强度增量的强化。本专利技术具有如下优点该合金板材具有中等强度和高的塑性，在自然时效态σb＝280MPa、σ0.2＝110MPa、δ＝30～33.6%，供冲压车身用具有极佳的成型性。经烤漆处理后σb＝330MPa，σ0.2＝140MPa，δ＝28%，HB＝73，具有一定的抗压痕能力与抗碰撞能力。同时该合金具有极佳的冷、热加工性能，不出现开裂现象，成材率高，并和LF-5防锈Al具有等同的抗腐蚀性能与焊接性能。实施实例例1作为本专利技术合金一个实施例，其成分为(重量百分比)Mg-5.0%，Cu-0.5%，Ce-0.2%(Ce以Al-10%Ce的中间合金添加)，Ti-0.05%，B-0.01%，Be-0.005%，Al-余量。合金熔炼后，水冷模铸锭，刨皮，于440℃均匀化8h，升温至480℃均匀化4h，冷却至470℃，热轧至5mm，淬水冷却，冷轧至3mm，快速加热至500℃保温10min退火，淬水冷却，冷轧至1.7mm，再次快速升温至500℃保温10min，淬水或空冷再冷轧成1mm厚薄板，最后于530℃固溶1min，淬水冷却。下表列出了所测力学性能值，为对比表中还列出了175℃时效1h(烤漆)后的力学性能值。硬度(HB) σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(%) 加工硬化指数n 塑性变形比r自然时效--29011433.60.310.70175℃1h7333014128.0----人工时效(烤漆)例2作为本专利技术合金的另一个实施例其成分(重量百分比)为Mg-4.6%，Cu-0.5%，混合稀土-0.2%(混合稀土以Al-10%RE的中间合金添加，混合稀土成分为Ce-53%、La-30%、Nd-11%、Pr-5%、Sm-0.9%、Eu-0.1%));Ti-0.05%，B-0.01%，Be-0.005%，Al-余量。合金熔炼后，水冷模铸锭、刨皮，于460℃均匀化10h，并于本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝－镁－铜－稀土合金车身板材，其特征在于合金板材成分范围（重量百分比）为３．５～６．０％Ｍｇ、０．２～０．９％Ｃｕ、０．０１～１．０％ＲＥ（混合稀土或单一稀土中的一种或二种以上）、０．００５～０．０１％Ｂｅ、０．０１～０．２％Ｔｉ、０．００５～０．０５％Ｂ，余量为Ａｌ及不可避免的杂质；按上述配比的合金经熔炼后铸成坯锭，再经均匀化、热轧、冷轧、固溶处理、精平制得车身板材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孝华，汪明朴，涂远军，
申请(专利权)人：中南工业大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]