高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法。包括将Mg5.0～7.5wt.％，Cu0.15～0.6wt.％，Si≤0.1wt.％，Fe0.1～0.4wt.％，Mn0.05～0.15wt.％，Cr≤0.05wt.％，Ti≤0.1wt.％，不可避免的杂质总和≤0.15wt.％，余量为Al的铝合金原料依次进行铸锭、双级均匀化处理、热轧、中间退火、冷轧、最终退火，对不同Mn含量材料采用不同均匀化工艺，得到高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材。本发明专利技术通过铝合金成分的调整和制备工艺的配合，使板材具有良好的成形性能、耐烘烤性能和力学性能，YPE为0，综合性能明显优于现有5系高强铝合金材料。金材料。金材料。

【技术实现步骤摘要】
高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属领域，具体而言，涉及一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着汽车领域轻量化的持续推进，铝合金以比强度高、耐蚀性好，良好的加工性能、极高的再回收性能等一系列优良特性，成为交通运输轻量化最理想的材料。5xxx系铝合金具有良好的成形性能、较高的强度，可用于制造形状复杂的零部件，在汽车上应用的发展潜力巨大。而相对于传统钢材，目前铝合金汽车板推广应用的难度在于零部件成本远高于传统钢材，成形性不如钢板，难于制备结构复杂的汽车零部件。目前，汽车车身结构件主要采用5182、5754合金，其伸长率一般低于28％，难以满足复杂结构件的成形要求，并且烤漆后强度下降，这些都限制了5xxx系合金的应用。
[0003]目前，在专利CN103255323和CN104862551中研究人员已经通过添加Cu和Zn元素来提高Al
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Mg系合金烤漆后的强度，但前者在矫直后进行240～300℃的去应力退火会导致固溶的Cu、Zn原子快速析出形成粗大的第二相，导致强化效果大大降低；后者进一步提高了Cu和Zn元素的含量，延伸率较低，并且增加60～100℃/6～8h的预时效，增加了成本，限制了其在汽车工业的应用，且在高Mg合金中添加较多的Cu和Zn元素，会增加合金的高温脆性，将进一步增加加工成本，实际应用受到很大限制。在专利CN111593236和CN103911531中也添加了少量Cu元素，但并未考察烘烤硬化性能，且后者由于Mn含量较高，导致延伸率较低。
[0004]此外专利CN103320729B公布了一种5182型铝合金的成分及加工工艺，通过成分及工艺的优化实现了改善吕德斯带的目的，但材料由于不含Cu且Mg含量较低，因此造成强度较低且无法进行烤漆处理，影响了材料的进一步高端应用。专利US5441582提供了一种可烘烤硬化的5系铝合金，其Cu含量保证在0.3～1.0wt.％，使材料具有了一定的烘烤硬化效果以及降低对自然时效不利影响的作用。但由于材料中Mg含量较低(1.5～3.5wt.％)，因此造成材料烘烤后的整体强度较低(屈服强度低于150MPa)。专利US5460666提供了一种Al
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Mg
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Si
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Cu合金，其Mg含量为1.5～3.5wt.％，Cu含量为0.3～1.0wt.％，与US5441582合金类似，材料烘烤硬化后的屈服强度也基本低于150MPa。
[0005]从已有的国内外相关专利技术搜索来看，其或者存在成分及工艺设计不合理，造成所专利技术合金的力学性能不足或烘烤硬化效果不佳；或者关注点在5xxx系铝合金材料的吕德斯带消除上，忽视了材料烘烤硬化性能的保证，从而造成材料强度性能的不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法，以解决现有技术中5xxx系铝合金板材难以兼顾成形性能、耐烘烤性能和力学性能的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将5xxx系铝合金的原料混合并熔融铸锭，得
到铝合金铸锭；其中，按重量百分比计，铝合金成分为：Mg 5.0～7.5wt.％，Cu 0.15～0.6wt.％，Si≤0.1wt.％，Fe 0.1～0.4wt.％，Mn 0.05～0.15wt.％，Cr≤0.05wt.％，Ti≤0.1wt.％，不可避免的杂质总和≤0.15wt.％，余量为Al；步骤S2，对铝合金铸锭进行双级均匀化处理，双级均匀化处理中，先以25～60℃/h的速率升温至420～445℃，保温2～4h，进行第一均匀化处理，然后再以20～30℃/h的速率升温至500～540℃，保温4～10h，进行第二均匀化处理；步骤S3，对均匀化处理铸锭进行热轧，得到热轧板材；步骤S4，对热轧板材进行中间退火，冷轧，最终退火，冷却，得到高成形耐烘烤5xxx系铝合金；其中，第二均匀化处理中，当铝合金中Mn的重量百分数≥0.05wt.％、＜0.1wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至500～530℃，保温4～10h；当铝合金中Mn的重量百分数≥0.1wt.％、＜0.15wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至520～540℃，保温6～10h。
[0008]进一步地，按重量百分比计，铝合金成分为：Mg 5.5～7.5wt.％，Cu 0.5～0.6wt.％，Si≤0.1wt.％，Fe 0.1～0.4wt.％，Mn 0.05～0.15wt.％，Cr≤0.05wt.％，Ti≤0.1wt.％，不可避免的杂质总和≤0.15wt.％，余量为Al。
[0009]进一步地，按重量百分比计，铝合金中Mg/Mn为(50～120):1，且按重量百分比计，铝合金中Cu/Mn为(1～6):1。
[0010]进一步地，第一均匀化处理中，以30～60℃/h的速率升温至430～440℃，保温3～4h。
[0011]进一步地，第二均匀化处理中，当铝合金中Mn的重量百分数为0.05～0.08wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至500～510℃，保温4～10h；当铝合金中Mn的重量百分数为0.1～0.15wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至520～530℃，保温6～10h。
[0012]进一步地，热轧过程的开轧温度为460～520℃，终轧温度≥300℃，铸锭的变形率为1～3％，总变形量≥95％。
[0013]进一步地，中间退火过程的温度为280～380℃；冷轧过程中，冷轧压下率为30～60％。
[0014]进一步地，最终退火过程采用连续退火，连续退火温度为500～550℃，时间为20～40s；优选地，连续退火的温度为520～550℃。
[0015]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材，由本专利技术的制备方法制备得到；优选地，高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材的屈服强度为110～140MPa，延伸率≥30％，应变硬化指数≥0.34，平均塑性应变比≥0.70，YPE为0，稳定停放天数≥180天。
[0016]进一步地，高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材经180℃/20min的模拟烤漆处理后，抗拉强度≥300MPa，屈服强度与烘烤前相比提升≥45MPa。
[0017]相比于现有技术，本专利技术实现了如下有益效果：
[0018]1.本专利技术通过调整Mg和Cu含量，使得材料具有显著的烘烤硬化能力，避免了现有高强5系铝合金烘烤过程易出现的软化或者力学性能提升不足现象的发生；同时进行了过渡族元素含量的优化，使得本专利技术材料的晶粒尺寸得到控制，避免粗大晶粒的形成。此外，过渡族元素弥散相的存在提高了材料的加工硬化能力，阻碍了变形带的形成。
[0019]2.本专利技术通过多级均匀化工艺的采用，尤其针对不同Mn含量的铝合金材料采用了相对应的均匀化工艺，从而能够在β相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S1，将5xxx系铝合金的原料混合并熔融铸锭，得到铝合金铸锭；其中，按重量百分比计，所述铝合金成分为：Mg 5.0～7.5wt.％，Cu 0.15～0.6wt.％，Si≤0.1wt.％，Fe 0.1～0.4wt.％，Mn 0.05～0.15wt.％，Cr≤0.05wt.％，Ti≤0.1wt.％，不可避免的杂质总和≤0.15wt.％，余量为Al；步骤S2，对所述铝合金铸锭进行双级均匀化处理，所述双级均匀化处理中，先以25～60℃/h的速率升温至420～445℃，保温2～4h，进行第一均匀化处理，然后再以20～30℃/h的速率升温至500～540℃，保温4～10h，进行第二均匀化处理；步骤S3，对所述均匀化处理铸锭进行热轧，得到热轧板材；步骤S4，对所述热轧板材进行中间退火，冷轧，最终退火，冷却，得到所述高成形耐烘烤5xxx系铝合金；其中，所述第二均匀化处理中，当所述铝合金中Mn的重量百分数≥0.05wt.％、＜0.1wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至500～530℃，保温4～10h；当所述铝合金中Mn的重量百分数≥0.1wt.％、＜0.15wt.％时，以20～30℃/h的速率升温至520～540℃，保温6～10h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，所述铝合金成分为：Mg 5.5～7.5wt.％，Cu 0.5～0.6wt.％，Si≤0.1wt.％，Fe 0.1～0.4wt.％，Mn 0.05～0.15wt.％，Cr≤0.05wt.％，Ti≤0.1wt.％，不可避免的杂质总和≤0.15wt.％，余量为Al。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，所述铝合金中Mg/Mn为(50～12...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪艳丽，赵丕植，潘琰峰，任毅斌，宋小雨，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：