CN108004442A - 新能源物流车厢蒙皮用铝合金及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源物流车厢蒙皮用铝合金及制备方法，其特征在于，其化学组分按重量百分比为：Mg:2.5‑3.0％、Si:0.12‑0.2％、Cr:0.2‑0.4％、Mn:0.2‑0.6％、Li:0.1‑0.25％、Cu:0.02‑0.1％、Zn≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。本发明的铝合金通过严格控制合金的成分，调整合金元素的含量，添加微量的Li元素及调整制备工艺及参数，使得铝合金板材的耐腐蚀性、防锈性和强度得到极大的提高，制备的铝合金板材厚度更薄，节省材料，节约成本。

Description

新能源物流车厢蒙皮用铝合金及制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金加工技术领域，具体涉及一种新能源物流车厢蒙皮用铝合金及制 备方法。

背景技术

新能源汽车产业是我国的战略性新兴产业。发展新能源汽车是解决能源环境问题的重要 途径。所谓的汽车车身和结构轻量化，就是采用科学的方法和手段对汽车产品进行优化设计， 在确保汽车综合性能指标的前提下，通过使用新型材料，尽可能降低汽车产品自身重量，达 到减重、降耗、环保、安全的综合目标。研究表明，汽车所用燃料约60％消耗于汽车自重， 汽车的质量每减轻100kg，每公里所用燃料将减少0.4L-0.8L，CO₂排放也将减少。燃油效率 提高，意味着降低汽车的耗油量和排污量，在同样的输出功率下，较轻的车对于发动机来说 就是较轻的负载，汽车的操控稳定性也有所提高。所以减少汽车车体重量对降低发动机的功 耗和减少汽车总重量具有双重的效应。

对于物流车辆而言，车厢自重占整车重量比例较大，而骨架又占车厢重量比例较大，因 此，减轻车厢骨架的重量已成为物流企业关注的焦点。由于铝的比重约为钢的1/3，铝合金 被公认是汽车轻量化的理想材料。物流车辆车厢轻量化是大势所趋，铝合金车厢与其他材料 相比，能有效降低非载荷重量，而且铝材可回收性强，造型美观，节约能耗，散热性好，耐 腐蚀，耐疲劳，成为未来物流车厢制造业替代钢材的首先材料。

虽然经过多年的研究开发、示范运行和推广应用，我国新能源汽车已经具备一定的产业 基础，但于先进国家相比，我国新能源汽车在整车控制系统、汽车车身和结构轻量化等方面 还存在较大差距。主要表现在目前车厢蒙皮采用的铝合金存在着耐腐蚀、防锈和强度不够的 问题，安全性能得不到保证，因此，只能采用增加铝合金板材厚度来保证蒙皮的耐腐蚀性、 防锈性和强度，导致铝合金车厢生产成本高，车厢重量也比较重。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新能源物流车厢蒙皮用铝合金及制 备方法，本发明通过严格控制合金的成分，调整合计元素的含量，添加微量的Li元素及调整 制备工艺及参数，使得铝合金板材的耐腐蚀性、防锈性和强度得到极大的提高，制备的铝合 金板材厚度更薄，节省材料，节约成本。

本发明是这样实现的：

一种新能源物流车厢蒙皮用铝合金，其特征在于，其化学组分按重量百分比为：

Mg:2.5-3.0％、Si:0.12-0.2％、Cr:0.2-0.4％、Mn:0.2-0.6％、Li:0.1-0.25％、Cu:0.02-0.1％、 Zn≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余 量为Al。

进一步优选，所述铝合金的化学组分按重量百分比为：Mg:2.6％、Si:0.15％、Cr:0.25％、 Mn:0.4％、Li:0.2％、Cu:0.05％、Zn≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其 它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。

本发明新能源物流车厢蒙皮用铝合金的制备方法，其特征在于：包括熔炼、精炼、铸造、 退火、热轧、冷轧和稳定化退火的步骤，过程如下：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合 金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼 中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精 炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转 入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉 的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的 液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒 细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下 保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h； 预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在 400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得 新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

进一步优选，所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，精炼剂的成分和重量比为氯化钾： 氟钛酸钠：氟化钙：氟铝酸钾：氮化镁:纳米碳酸钙:稀土＝40-50:20-30:10:5:5:3:0.5。

进一步优选，所述冷轧的中间冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

本发明通过严格控制合金的成分，调整合金元素的含量，添加微量的Li元素及调整制备 工艺及参数，使得铝合金板材的耐腐蚀性、防锈性和强度得到极大的提高，抗压强度达到 350MPa以上，屈服强度达到300MPa以上，制备相同强度的铝合金板材厚度更薄，节省材料， 节约成本。

具体实施方式

实施例1

按重量百分比为：Mg:2.5％、Si:0.12％、Cr:0.2％、Mn:0.2％、Li:0.1％、Cu:0.02％、Zn≤ 0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为 Al，进行配料，并按如下步骤进行制备：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合 金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼 中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精 炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转 入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉 的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的 液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒 细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下 保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h； 预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在 400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；所述冷轧的中间 冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得 新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

实施例2

按重量百分比为：Mg:2.6％、Si:0.15％、Cr:0.25％、Mn:0.4％、Li:0.2％、Cu:0.05％、Zn ≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量 为Al，进行配料，并按如下步骤进行制备：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合 金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼 中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精 炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转 入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉 的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的 液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒 细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下 保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h； 预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在 400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；所述冷轧的中间 总冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得 新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

实施例3

按重量百分比为：Mg:2.8％、Si:0.18％、Cr:0.3％、Mn:0.5％、Li:0.22％、Cu:0.08％、Zn ≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量 为Al，进行配料，并按如下步骤进行制备：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合 金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼 中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精 炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转 入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉 的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的 液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒 细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下 保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h； 预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在 400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；所述冷轧的中间 总冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得 新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

实施例4

按重量百分比为：Mg:3.0％、Si:0.2％、Cr:0.4％、Mn:0.6％、Li:0.25％、Cu:0.1％、Zn≤0.05％、 Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al，进 行配料，并按如下步骤进行制备：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合 金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼 中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精 炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转 入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉 的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的 液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒 细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下 保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h； 预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在 400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；所述冷轧的中间 总冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得 新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

本发明通过严格控制合金的成分，调整合金元素的含量，添加微量的Li元素及调整制备 工艺及参数，使得铝合金板材的耐腐蚀性、防锈性和强度得到极大的提高，抗压强度达到 350MPa以上，屈服强度达到300MPa以上，制备相同强度的铝合金板材厚度更薄，节省材料， 节约成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用， 它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另 外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的 细节。

Claims (5)

1.一种新能源物流车厢蒙皮用铝合金，其特征在于，其化学组分按重量百分比为：Mg:2.5-3.0％、Si:0.12-0.2％、Cr:0.2-0.4％、Mn:0.2-0.6％、Li:0.1-0.25％、Cu:0.02-0.1％、Zn≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。

2.根据权利要求1所述的新能源物流车厢蒙皮用铝合金，其特征在于：其化学组分按重量百分比为：Mg:2.6％、Si:0.15％、Cr:0.25％、Mn:0.4％、Li:0.2％、Cu:0.05％、Zn≤0.05％、Fe≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.02％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。

3.根据权利要求1或2所述的新能源物流车厢蒙皮用铝合金的制备方法，其特征在于：包括熔炼、精炼、铸造、退火、热轧、冷轧和稳定化退火的步骤，过程如下：

(1)熔炼：将纯度为99.75％以上的铝锭投入熔炼炉中，按比例加入镁锭、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝锰中间合金、铝锂中间合金和纯铜，镁锭加入方式为将镁锭放入铁笼中，采用叉车铁笼吊起送入熔炼炉，并在熔炼炉内缓慢移动，直到镁锭完全融化，并加入精炼剂进行熔炼，炉料在熔炼炉加热融化后搅拌20-30min，扒渣后取样进行成分分析合格后转入保温炉，熔炼温度为700-750℃，熔炼时间为7-8小时；

(2)精炼：将保温炉内的铝液进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后进行过滤除渣，铝液进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化；

(3)铸造：采用半连续铸造，将铝液浇铸成铝合金铸锭，铸造速度为50-100mm/min，铸造水压为0.05MPa-0.1MPa，铸造温度为700℃-720℃；

(4)退火：先进行均匀化退火，再进行去应力退火，均匀化退火为在520-550℃温度下保温15-20h；去应力退火处理为在420-450℃温度下保温10-15h，退火完成后出炉空冷；

(5)热轧：热轧前先对铝合金铸锭进行预热，预热温度为500-540℃，保温时间为15-20h；预热后将铝合金铸锭进行热轧，开轧温度控制在490-530℃进行热轧，终轧温度控制在400-450℃，制得中间铝合金板材；

(6)冷轧:：将中间铝合金板材冷轧至规定的厚度，得到铝合金板材；

(7)稳定化退火:将铝合金板材在250-320℃进行稳定化处理，保温时间1-1.5h，制得新能源物流车厢蒙皮用铝合金板材。

4.根据权利要求3所述的新能源物流车厢蒙皮用铝合金的制备方法，其特征在于：所述精炼剂加入量为铝锭重量的0.5-1％，精炼剂的成分和重量比为氯化钾：氟钛酸钠：氟化钙：氟铝酸钾：氮化镁:纳米碳酸钙:稀土＝40-50:20-30:10:5:5:3:0.5。

5.根据权利要求3所述的新能源物流车厢蒙皮用铝合金的制备方法，其特征在于：所述冷轧的中间冷轧加工率为35％，成品冷轧总加工率为75％。