一种6系铝合金板材及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种6系铝合金板材，其含有Al及不可避免的杂质元素，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：Si：1.2

【技术实现步骤摘要】
一种6系铝合金板材及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种铝合金板材及其制造方法，尤其涉及一种6系铝合金板材及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，6系铝合金材料凭借着自身的高比强度和优异耐蚀性等优点，被广泛应用于汽车行业中，其可以用于制造各式各样的汽车结构件。
[0003]但是，就材料的性能而言，当前所采用的6系铝合金材料的强度及其轧制成型性能仍然有待提高。
[0004]为了改善铝合金材料的性能，已有许多研究人员针对铝合金材料进行了相关研究，并在4系铝合金和6系铝合金等方面取得了一定的研究成果。
[0005]例如：公开号为CN105695810A，公开日为2016年6月22日，名称为“一种含Mn可时效强化高硅铝合金及其变形材制备方法”的中国专利文献，其通过控制合金中Mn含量为0.1
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30wt％，从而不仅起到改变含Fe相形貌的作用，还可以行程含Mn弥散相以在形变过程中发挥颗粒诱发形核机制，从而获得晶粒细小均匀的铝基体。获得的4系变形铝合金具有优异的比强度、高耐磨性和低热膨胀系数等优点。
[0006]又例如：公开号为CN111542627A，公开日为2020年8月14日，名称为“6xxx铝合金挤出锻坯及其制造方法”的中国专利文献，其通过控制合金中Mn元素为0.4
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1.0wt.％，可在基体内产生大量第二相粒子钉扎在晶界间抑制其再结晶晶粒的生长，同时可有效促进β
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AlFeSi富铁相向Al
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(Fe,Mn)3Si2相的转变，确保含Mn弥散相的数密度介于2.5
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3.0个/μm2，以实现特定锻造产品几何形状的强度、延性和疲劳之间的平衡。
[0007]再例如：公开号为CN109468500A，公开日为2019年3月15日，名称为“一种冲压用6082S铝合金薄板及其加工工艺”的中国专利文献，其通过控制6082合金的成分范围，尤其是Fe和Mn含量，以减少凝固过程中硬质相的形成，避免后续冲压开裂，最终获得良好冲压性能的薄板。
[0008]由此可见，上述现有技术中的技术方案均是通过控制Mn元素的质量百分含量实现技术方案的目的；尽管Mn元素可起到改善Fe相形貌的作用，但过量添加也会降低材料力学性能。这是由于多余的Mn会与Al元素形成MnAl6化合物，这类粗大的一次凝固相会成为裂纹源；同时，Mn元素的添加改变了凝固相组成和相结构，进而会造成熔体富余溶质元素含量波动，对合金成分偏析和热裂倾向造成一定影响。
[0009]综上所述，上述现有技术中涉及的合金成分范围宽，仅单一考虑Mn元素的中和作用，未充分考虑6系铝合金中合金元素(Fe、Mn和Si)的组元优化，缺乏对凝固析出相的组织调控，尤其是一次凝固相的相分数，其仍然会限制材料的成型性能与力学性能。
[0010]基于此，针对目前6系铝合金开发和应用过程中存在的成型性能不够理想的问题，本专利技术期望获得一种新的6系铝合金板材及其制造方法，其采用了全新的化学成分设计，以优化6系铝合金板材的性能，从而满足实际应用需求。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的之一在于提供一种6系铝合金板材，该6系铝合金板材具有十分优异的强度及成型性能，其屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥330MPa，延伸率≥12.5％。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种6系铝合金板材，其含有Al及不可避免的杂质元素，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
[0013]Si：1.2
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1.6％、Mn：0.7
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1.0％、0＜Fe≤0.25％、Mg：0.8
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1.2％、Ti：0.01
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0.03％、Cu≤0.1％、Cr≤0.1％、Zn≤0.1％。
[0014]进一步地，在本专利技术所述的6系铝合金板材中，其各化学元素质量百分含量为：
[0015]Si：1.2
‑
1.6％、Mn：0.7
‑
1.0％、0＜Fe≤0.25％、Mg：0.8
‑
1.2％、Ti：0.01
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0.03％、Cu≤0.1％、Cr≤0.1％、Zn≤0.1％；余量为Al和其他不可避免的杂质。
[0016]在本专利技术所述的技术方案中，针对目前6系铝合金的强度和成型性能不够理想的问题，本专利技术开发一款高强度易成型的新型6系铝合金板材，其解决了目前6系铝合金强度和成型性能不够理想的问题。
[0017]本专利技术所述的新型6系铝合金板材充分考虑了有害相β
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AlFeSi对铝基体的割裂作用以及Mn对铁相形貌的改善作用，结合Fe、Mn和Si合金元素对凝固析出相的影响规律，优选β
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AlFeSi析出温度较低，熔体结晶区间较窄的成分窗口，避免β
‑
AlFeSi相分数过多和元素过度偏析导致铝合金板材性能的恶化。
[0018]本专利技术通过成分设计和优化首先对铝合金的化学元素成分范围进行选择，然后通过选择原材料及后续熔炼铸造等工序制备所设计合金，采用本专利技术技术方案制备的6系铝合金板材的成型性能优异，其在变形铝合金领域具有广阔的应用前景。
[0019]本专利技术所述的6系铝合金板材中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
[0020]Si：本专利技术所述的6系铝合金板材中，Si元素在铝固溶体中的最大溶解度为1.65％，添加的Si元素不仅能够配合Fe元素形成α
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AlFeSi、β
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AlFeSi和Al
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(Fe,Mn)3Si2相的富铁金属间化合物，其还可以与Mg元素配合形成强化相Mg2Si，以提高6系铝合金板材的力学性能。基于此，本专利技术所述的6系铝合金板材中，将Si元素的质量百分含量控制在1.2
‑
1.6％之间。
[0021]需要注意的是，在凝固过程中，首先析出上述富铁金属间化合物，而后析出Mg2Si，因此在设计本专利技术所述的6系铝合金成分时，需要保证Mg和Si元素的比例配置。
[0022]Mn：本专利技术所述的6系铝合金板材中，Mn元素能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒；此外，Mn元素还能够有效中和杂质铁，从而减小铁的有害影响。由于Mn在铝固溶体中的最大溶解度为1.82％，合金强度随溶解度增加不断增加；当铝合金板材中的Mn元素含量为0.8％时，板材延伸率达最大值。因此，在本专利技术所述的6系铝合金板材中，将Mn元素的质量百分含量控制在0.7
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1.0％之间。
[0023]Fe：在本专利技术所述的6系铝合金板材中，Fe元素能够与Si元素配合形成α
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AlFeSi、β
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AlFeSi和Al
15
(Fe,Mn)3Si2相的富铁金属间化合物，其通常以各种富铁金属间化合物存在。研究表明，半连续铸造中杂质Fe元素易偏析于晶界并形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种6系铝合金板材，其含有Al及不可避免的杂质元素，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：Si：1.2
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1.6％、Mn：0.7
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1.0％、0＜Fe≤0.25％、Mg：0.8
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1.2％、Ti：0.01
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0.03％、Cu≤0.1％、Cr≤0.1％、Zn≤0.1％。2.如权利要求1所述的6系铝合金板材，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：Si：1.2
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1.6％、Mn：0.7
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1.0％、0＜Fe≤0.25％、Mg：0.8
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1.2％、Ti：0.01
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0.03％、Cu≤0.1％、Cr≤0.1％、Zn≤0.1％；余量为Al和其他不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的6系铝合金板材，其特征在于，不可避免的杂质总量≤0.15％。4.如权利要求3所述的6系铝合金板材，其特征在于，其中单种杂质含量≤0.05％。5.如权利要求1或2所述的6系铝合金板材，其特征在于，其铸态组织中块状的Al
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(Fe,Mn)3Si2相的体积相分数是针状的β
‑
AlFeSi相的体积相分数的2
‑
80倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晋，单长智，鄢勇，薛菲，冯伟骏，杨兵，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：