一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法，板材包括：Si：0.8wt.％～1.2wt.％；Mg：0.3wt.％～0.8wt.％；Zn：0.4wt.％～0.8wt.％；Cu：0.1wt.％～0.3wt.％；Mn：0.05wt.％～0.2wt.％；Fe：≤0.3wt.％，Zr：0.05‑0.15％，余量为Al及含量均低于0.05wt.％的杂质。其制备方法包括：熔铸、均匀化、热轧、冷轧、中间退火、固溶、矫直、一级预时效、二级时效。本发明专利技术的合金具有更高的烘烤硬化性能，可实现在保证板材初始屈服强度较低的前提下，显著提高板材的烤漆强度，同时可保证板材的包边性能和表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法
本专利技术涉及铝合金材料
，具体涉及一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法。
技术介绍
汽车轻量化不仅是实现节能减排的较为经济的有效手段，而且有利于提高安全性能和驾驶性能。作为良好的轻量化材料，铝合金板材在汽车上的应用逐渐增多。汽车车身外覆盖件用6xxx系铝合金除要求具有良好的表面质量(无漆刷线缺陷)、翻边性能、力学性能外，还要求具有高烘烤硬化性能。这是因为，高烘烤硬化性能可以保证材料在涂装烘烤过程中迅速地由供货时的低屈服强度上升至高屈服强度，以保证充分的抗凹陷性能。同时，目前铝合金汽车板推广应用面临的难题之一是铝合金板材制备的零部件成本远高于传统钢材。在保证零部件成形、刚度要求的情况下，6xxx系铝合金强度的提升可减少铝材使用量，降低零部件成本。随着汽车轻量化进程的日益加快，各大汽车主机厂对车身外覆盖件板材的需求日益多元化，已有多家主机厂明确提出采用高强外覆盖件。综上，开发高强铝合金车身外覆盖件显得日趋重要。然而，在提高板材烘烤硬化性能的同时，需要保证板材的初始屈服强度不能过高，如果初始屈服强度过高，则会影响板材的的冲压成形性能。近年来，国内一些高校和科研院所围绕6xxx车身板进行了大量工作。如在涉及如何提高合金烘烤硬化性能方面，专利CN201010199924.0、CN201410283404.6、CN201410064892.1等通过在常规6xxx系铝合金中添加Cu、Zn等合金元素达到高烤漆硬化效果；专利CN200810194841.5、CN200710190078.4和专利CN201711217322.1，通过控制板材固溶水淬后的预热处理工艺，提高板材的烘烤硬化性能，但效果不明显；在CN201480008337.5专利中，提到一种通过将测定的原子团簇中的Mg和Si的原子总数与基体中溶质原子总数的比值控制在10％-30％从而使烤漆前强度以及BH响应同步提高的方法。具体做法为在固溶淬火后首先在100-250℃进行2分钟左右的第一阶段再加热处理，然后再在70-130℃进行数小时的第二阶段加热，该方法虽然对板材烤漆强度有较大的提高，但初始屈服强度较高，不利于板材冲压成形。
技术实现思路
针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法，该6xxx系铝合金不仅具有优异的力学性能、包边性能和表面质量，还具有高烘烤硬化性能，用于汽车车身外覆盖件。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种汽车车身用铝合金板材，其特征在于，所述板材包括按质量百分比计的如下组分：Si：0.8wt.％～1.2wt.％；Mg：0.3wt.％～0.8wt.％；Zn：0.4wt.％～0.8wt.％；Cu：0.1wt.％～0.3wt.％；Mn：0.05wt.％～0.2wt.％；Fe：≤0.3wt.％，Zr：0.05-0.15％，余量为Al及含量均低于0.05wt.％的杂质。一种上述板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：熔铸、均匀化、热轧、冷轧、中间退火、固溶、矫直、一级预时效、二级时效。进一步的，所述铝合金板材的制备方法包括如下步骤：(1)按上述配比将板材的各组分混合后，经熔化精炼后，采用半连铸设备铸造成铸锭；(2)将铸锭进行均匀化处理：控制加热温度为540-570℃，保温时间为4-12h；(3)将经步骤(2)得到的铸锭进行热轧：控制开轧温度490-520℃，热轧至5-8mm，终轧温度小于等于270℃；然后进行多道次冷轧后进行中间退火，之后继续冷轧至0.6mm～3mm，保证冷轧压下率为30％～88％；(4)将经步骤(3)得到的板材进行固溶处理：保温温度为540℃-560℃，保温时间为30s-120s；之后进行冷却，并进行0.1％-2％变形量的矫直处理；(5)将经步骤(4)得到的板材在小于等于30min转移至100℃～250℃温度下保温5s～120s进行一级预时效；然后进行二级预时效处理，温度55℃～85℃，保温4h-10h，得到成品板材。进一步地，所述步骤(1)熔化精炼的工艺条件为利用50ppi过滤片进行过滤、除气采用氩气在线除气方式，控制氢含量低于0.14ml/100gAl。进一步地，所述步骤(3)冷轧三道次后进行中间退火，中间退火保温温度为440～470℃，保温时间为3～5h。进一步地，所述步骤(3)中间退火后继续冷轧，保证冷轧压下率为50％-80％。进一步地，所述步骤(5)经步骤(4)得到的板材在小于20min进行转移。进一步地，所述步骤(5)一级预时效板材升温速率为10～80℃/s。进一步地，所述步骤(5)一级预时效板材升温速率20～60℃/s。进一步地，得到成品板材：初始屈服强度小于140MPa，包边因子rmin/t小于0.6，表面漆刷线优于二级，经2％预拉伸+185℃保温20min烘烤后屈服强度大于260MPa。本专利技术提供的技术方案中：(1)热轧终轧温度需控制在270℃以下，目的是避免热轧后冷却过程由于温度过高而析出粗大的Mg2Si颗粒，保证Mg2Si在后期固溶处理过程中的充分固溶，促使预时效过程析出更多的有效团簇，最终使板材在后期烘烤处理过程中形成更多强化β”相，提高板材的烘烤硬化性能。(2)在中间退火后，保证冷轧压下率为30％～88％，通过协同控制板材晶粒尺寸和织构分布，保证板材具有优异的包边性能的同时，消除板材表面漆刷线，从而获得高包边、高表面质量的板材。(3)本专利技术采用双极预时效可显著提高板材的烘烤硬化性能，效果远高于一级预时效，原理在于，通过双级预时效产生尺寸较大、较多的团簇，促使板材在后期烘烤处理时，形成更多的烘烤硬化所需的β”相，从而显著提高板材的烘烤硬化性能。(4)控制固溶水淬到一级预时效处理间的转移时间小于20min，可避免板材在自然时效过程中因析出不利于后期烘烤处理形成强化β”相的团簇，而导致的烘烤硬化性能降低。(5)控制一级预时效的升温速率大于20℃/s，利于一级预时效过程析出更多可促进后期烘烤处理形成更多强化β”相的团簇，从而提高板材的烘烤硬化性能。本专利技术的有益技术效果，采用本专利技术的合金，其平衡态能较常规6xxx系铝合金产生更多的纳米析出相，具有较常规6xxx系铝合金更高的烘烤硬化性能，可实现在保证板材初始屈服强度较低的前提下，显著提高板材的烤漆强度，同时可保证板材的包边性能和表面质量。经本方法获得的板材不仅具有优异的力学性能和表面质量，尤其具有高烘烤硬化性能，特别适用于高强汽车外覆盖件板材。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术在汽车车身外覆盖件用6xxx系铝合金板材开发过程中，通过对制备工艺的严格控制，保证板材低初始屈服强度的前提下，实现高烘烤硬化性能，更好的适用于高强汽车外覆盖件板材。首先将纯铝、各种中间合金按配比(Si：0.8wt.％～1.2wt.％；Mg：0.3wt.％～0.8wt.％；Zn：0.4wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车车身用铝合金板材，其特征在于，所述板材包括按质量百分比计的如下组分：Si：0.8wt.％～1.2wt.％；Mg：0.3wt.％～0.8wt.％；Zn：0.4wt.％～0.8wt.％；Cu：0.1wt.％～0.3wt.％；Mn：0.05wt.％～0.2wt.％；Fe：≤0.3wt.％，Zr：0.05-0.15％，余量为Al及含量均低于0.05wt.％的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车车身用铝合金板材，其特征在于，所述板材包括按质量百分比计的如下组分：Si：0.8wt.％～1.2wt.％；Mg：0.3wt.％～0.8wt.％；Zn：0.4wt.％～0.8wt.％；Cu：0.1wt.％～0.3wt.％；Mn：0.05wt.％～0.2wt.％；Fe：≤0.3wt.％，Zr：0.05-0.15％，余量为Al及含量均低于0.05wt.％的杂质。


2.一种如权利要求1所述板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：熔铸、均匀化、热轧、冷轧、中间退火、固溶、矫直、一级预时效、二级时效。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铝合金板材的制备方法包括如下步骤：
(1)按上述配比将板材的各组分混合后，经熔化精炼后，采用半连铸设备铸造成铸锭；
(2)将铸锭进行均匀化处理：控制加热温度为540-570℃，保温时间为4-12h；
(3)将经步骤(2)得到的铸锭进行热轧：控制开轧温度490-520℃，热轧至5-8mm，终轧温度小于等于270℃；然后进行多道次冷轧后进行中间退火，之后继续冷轧至0.6mm～3mm，保证冷轧压下率为30％～88％；
(4)将经步骤(3)得到的板材进行固溶处理：保温温度为540℃-560℃，保温时间为30s-120s；之后进行冷却，并进行0.1％-2％变形量的矫直处理；
(5)将经步骤(4)得到的板材在小于等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹以恒，赵丕植，刘贞山，赵经纬，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11