生产具有改善的机械性能的可热处理铝合金的方法技术

用于由基于挤压材料的可热处理铝合金特别是AA 6xxx系列合金生产结构部件的方法，该部件具有改善的压溃性能并且特别适用于车辆的碰撞区域，例如纵向构件和碰撞盒，所述方法包括以下步骤：a.通过直接激冷铸造由所述合金铸造坯料，b.均质化所述铸造坯料，c.通过挤压由坯料成形为型材，优选为空心截面，d.任选地，单独的固溶热处理，e.在所述成形步骤以及可能的单独固溶化步骤之后将所述型材淬火至室温，f.将所述挤压或单独固溶化的型材伸展以获得至少1.5％的塑性变形，g.人工时效所述型材。

Method for producing heat-treated aluminum alloy with improved mechanical properties

A method for producing structural components of a heat-treated aluminum alloy, especially AA 6xxx series alloy based on extruded materials, which has improved crushing performance and is especially suitable for vehicle collision areas, such as longitudinal members and collision boxes. The method includes the following steps: A. is made by direct chilling casting by the alloy. The casting billet, B. homogenization of the casting billet, C. is extruded by the blank to be formed as a profile, preferably a hollow section, D. optional, separate solid solution heat treatment, e. is quenched to room temperature after the forming step and possible separate solute steps, and F. extends the extruded or solute profiles. The section of G. artificial aging is obtained by obtaining at least 1.5% plastic deformation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产具有改善的机械性能的可热处理铝合金的方法本专利技术涉及一种生产结构部件的方法，特别是由AA6xxx系列合金，所述合金被挤压或轧制并经受进一步加工以获得改善的机械性能。铝挤压工艺通常始于将铸造并均质化的坯料或圆料加热至所需的挤压温度(取决于合金，典型为：400-520℃)。铝合金在这样的温度下仍然是固体但却是可锻的。然后将该加热的铝坯料转移到挤压机中的容器。然后，具有朝向该容器密封的热压垫块(dummyblock)的杆从后面挤压，迫使铝合金通过挤压模具的开口，进而产生长段的铝挤压件，该挤压件从模具的另一侧出来。在现代挤压设备中，型材的前部被拉拔器抓紧，该拉拔器根据型材的合金和横截面积施加一定的力。典型地，具有飞锯的两个拉拔器同时操作并且在两个挤压段之间的停止标记处切割型材。通过水淬火或空气冷却使挤压件在输出台上经受冷却。典型地，通过淬火箱或驻波在输出台处将水淬火的型材冷却至室温，而空气冷却的型材典型地在被转移离开输出台之后在冷却台处进一步冷却。如果在挤压模具中的金属流是良好平衡的并且横截面不过于非对称，那么若该型材是被空气冷却则其将保持相当直。对于水淬火的型材，在冷却操作中避免型材弯曲可能是更具挑战性的。但是，当使用淬火箱时，其中可独立于所有侧面并沿淬火箱长度对水流进行调节，大多数型材可被淬火而没有太多的弯曲和翘曲。在任一情形中，拉拔器将帮助在挤压和冷却之后保持型材平直。然后通常将冷却的挤压段伸展以获得在0.3-1.0％范围内的塑性变形。这种伸展的目的是为获得应力消除且平直的型材。将长挤压件切割为所需的长度，并且其通常经受被称为人工时效的热处理步骤。这种显著增加强度的时效处理典型地在140-220℃的温度下进行，这取决于铝型材将具有何种性能。从EP2883973A1知晓一种用于获得由6xxx铝合金制造的挤压产品的上述种类的方法，其中将挤压后的挤压型材淬火至室温，然后任选地将其伸展0.5-5％以获得应力消除且平直的型材，正如该专利申请的说明书中所述。文献WO2016/034607描述了一种铝合金挤压产品，其通过以下步骤获得：a)由6xxx铝合金铸造坯料，所述6xxx铝合金包含：Si：0.3-1.5重量％；Fe：0.1-0.3重量％；Mg:0.3-1.5重量％；Cu<1.5重量％；Mn<1.0％；Zr<0.2重量％；Cr<0.4重量％；Zn<0.1重量％；Ti<0.2重量％；V<0.2重量％，余量为铝和不可避免的杂质；b)在比固相线温度低30℃-100℃的温度下对铸造坯料进行均质化；c)在低于固相线Ts(在Ts和(Ts-45℃)之间)并且高于溶线温度的温度下加热该均质化的坯料；d)冷却直至坯料温度达到400和480℃之间的温度，同时确保坯料表面绝不会低于大致接近350℃的温度；e)在冷却操作之后，挤压至多几十秒使所述坯料通过模具以形成至少挤压产品；f)将挤压产品淬火至室温；g)伸展该挤压产品；h)对该挤压产品进行时效，不预先对挤压产品施加任何单独的挤压后固溶热处理，施加该时效处理使得产品在强度和可碰撞能力(crashability)之间具有极好的折衷，具有高于240MPa、优选高于280MPa的屈服强度Rp0.2，并且当轴向压缩时，该型材呈现出规则折叠的表面，裂纹的最大长度为10mm，优选小于5mm。众所周知，例如由出版物“Propertiesforaluminumalloys”,Mr.J.GilbertKaufmann,ASMInternational”可知，对许多铝合金产品在固溶热处理和淬火之后施加少量冷加工，以便使由加工、在高温保持和快速淬冷的组合所产生的内部残余应力最小化。这里提出由应力消除处理所提供的冷加工量，对于板材、轧制或挤压产品而言大体上在1至3％伸展的范围内，对锻件而言，在3至5％压缩的范围内。这里提到的用于应力消除的伸展量远高于现代挤压设备中通常使用的伸展量。最可能地，这归因于T6处理，其中具有单独的固溶化，然后将一束长型材放入深淬火槽中。在这种情况下，型材将更多地扭曲和弯曲，相比于当被拉拔器夹持时对型材进行淬火而言。对于T5处理，使用少得多的伸展，其通常在0.3-1.0％塑性变形的范围内。在同一文章中，存在关于“固溶热处理后的另外冷加工的影响”的章节，该章节涉及有关伸展对合金2024、6061和7075的疲劳性能的影响的研究。这些合金均未表现出伸展的任何益处，并且对于合金7075可能存在不利影响。在由J.R.Davies编辑的ASMSpecialtyHandbook,“AluminumandAluminumAlloys”中，存在关于对时效的热机械影响的章节。T3状态(temper)是指挤压之后的冷加工，而T8是指单独的固溶化之后的冷加工。这里其提出，2xxx系列合金如2014、2124和2219在强度方面正面响应淬火后的冷加工，而其它合金对相同类型的处理没有显示或显示很少的附加强化。对于2xxx系列合金，存在几种T3和T8类型的状态，而对于不正面响应固溶处理后的冷加工的7xxx系列合金，没有此类状态是标准的。7xxx合金的广泛实验的结果进一步由ASM(美国金属协会),“PropertiesandPhysicalMetallurgy”,JohnE.Hatch，进一步实施并公布，其中特别得出了如下结论：对于7xxx合金，“可获得的强度随着冷加工增加到至少5％而逐渐降低”。这种效应归因于位错，位错引起η’-析出物的异质成核并由此抑制η”-析出物的更致密的均匀成核，这种均匀成核产生更高强度的贡献。通过冷轧到比应力消除目的所用程度更高的程度所进行的冷加工能够提供的硬度水平超过了仅由析出硬化效应所提供的硬度水平，但是这些没有被商业化使用。因此，希望有一种方法，该方法允许从可热处理铝合金有效地生产结构部件，其不仅生产具有改善的机械性能的所述部件，而且能够实现高效的生产。这样的方法是特别理想的，因为允许结构部件的改良机械性能的这些合金在结构部件的生产期间(例如在挤压期间)通常还提供更大的变形抵抗性，因此导致低效的生产工艺。因此，本专利技术提供了一种用于从可热处理铝合金(特别是AA6xxx系列合金)生产结构部件的方法，该部件具有改善的压溃(crush)性质并且特别适用于车辆的碰撞区域(crashzone)，例如纵向构件(longitudinal)和碰撞盒(crashbox)，该方法包括以下步骤。当通过挤压生产部件时，根据本专利技术的方法可包括以下步骤：a.通过直接激冷(DC)铸造由所述合金铸造坯料(billet)，b.均质化所述铸造坯料，c.任选地在挤压之前将坯料加热到期望温度，d.通过挤压由坯料成形为型材，优选空心截面，e.任选地，单独的固溶热处理，f.在所述成形步骤或可能的单独固溶化步骤之后将所述型材淬火至室温，g.对该挤压或单独固溶化的型材进行伸展(stretch)以获得至少1.5％的塑性变形，h.人工时效该型材。当从轧制片材生产部件时，本专利技术的方法包括以下步骤：a.通过直接激冷铸造由所述合金铸造轧制板坯(slab)，b.均质化和/或预加热该轧制板坯，c.将板坯热轧和冷轧至所需厚度，d.单独的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于由基于挤压材料的可热处理铝合金生产结构部件的方法，该部件具有改善的压溃性能并且特别适用于车辆的碰撞区域，例如纵向构件、碰撞盒和门槛，所述方法包括以下步骤：a.通过直接激冷铸造由所述合金铸造坯料，b.均质化所述铸造坯料，c.通过挤压由坯料成形为型材，优选为空心截面，d.任选地，单独的固溶热处理，e.在所述成形步骤以及可能的单独固溶化步骤之后将所述型材淬火至室温，f.将所述挤压或单独固溶化的型材伸展以获得至少1.5％的塑性变形，g.人工时效所述型材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 NO 20151793;2016.02.12 NO 201602521.用于由基于挤压材料的可热处理铝合金生产结构部件的方法，该部件具有改善的压溃性能并且特别适用于车辆的碰撞区域，例如纵向构件、碰撞盒和门槛，所述方法包括以下步骤：a.通过直接激冷铸造由所述合金铸造坯料，b.均质化所述铸造坯料，c.通过挤压由坯料成形为型材，优选为空心截面，d.任选地，单独的固溶热处理，e.在所述成形步骤以及可能的单独固溶化步骤之后将所述型材淬火至室温，f.将所述挤压或单独固溶化的型材伸展以获得至少1.5％的塑性变形，g.人工时效所述型材。2.用于由基于片材的可热处理铝合金生产结构部件的方法，该部件具有改善的压溃性能并且特别适用于车辆的碰撞区域，例如纵向构件、碰撞盒和保险杠，所述方法包括以下步骤：a.通过直接激冷铸造由所述合金铸造轧制板坯，b.均质化和/或预加热所述轧制板坯，c.将所述板坯热轧和冷轧至所需厚度以获得片材，d.单独的固溶热处理，e.将所述轧制片材淬火至室温，f.成形并焊接/接合所述片材以产生结构构件，所述结构构件优选具有空心形状，g.在成形之前对轧制片材进行伸展或者在成形之后对结构构件进行伸展，以获得至少1.5％的塑性变形，h.人工时效所述结构构件。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括所述挤压型材的单独的固溶热处理以及异质化步骤，所述异质化步骤在挤压之前并在所述坯料的均质化步骤之后，其中所述均质化在520℃和590℃之间的温度下进行并在均质化温度下持续大于0小时且小于12小时的持续时间，并且其中所述异质化在350℃和450℃之间的温度下进行持续大于0小时且小于12小时的持续时间。4.根据权利要求3所述的方法，其中在进行异质化步骤后，所述合金包含至少1000/mm2的Mg2Si颗粒数密度，所述Mg2Si颗粒具有3μm或更大的直径。5.根据权利要求1、权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述方法是通过挤压生产车辆部件特别是车辆门槛的方法，所述车辆部件具有厚度小于2mm、任选小于1.5mm的至少一个壁。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述合金是具有如下组成的AA6xxx合金：Si：0.30-1.8重量％Mg：0.30-1.3重量％Cu：最多0.8重量％Cr：最多0.35重量％Mn：最多1.0重量％Fe：最多0.7重量％Zn：最多0.8重量％Ti：最多0.20重量％V：最多0.20重量％Zr：最多0.20重量％并且包括各自至多0.05重量％、总量至多0.15重量％的其它成分，以及附带的杂质，余量为Al。7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于所述合金是具有如下组成的AA7xxx合金：Zn:4.0-7.0重量％Mg:0.50-1.5重量％Cu:最多0.5重量％Cr:最多0.20重量％Mn:最多0.8重量％Si:最多0.20重量％Fe:最多0.30重量％Ti:最多0.10重量％V:最多0.10重量％Zr:最多0.25重量％并且包括各自至多0.05重量％、总量至多0.15重量％的其它成分，以及附带的杂质，余量为Al。8.根据权利要求1、3、4、5或6任一项所述的方法，其特征在于所述合金是在挤压型材中产生再结晶晶粒结构的AA6x...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·屯达尔，O·瑞叟，
申请(专利权)人：诺尔斯海德公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO