CN109112369A - 一种新能源客车行李舱门板用5182-h36铝合金板材及其制备方法 - Google Patents

一种新能源客车行李舱门板用5182-h36铝合金板材及其制备方法 Download PDF

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刘旺
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Abstract

本发明公开了一种新能源客车行李舱门用5182‑H36铝合金板材，其成分按质量分数计为：Si 0.05‑0.10%、Fe 0.10‑0.20%、Cu 0.01‑0.10%、Mn 0.4‑0.8%、Mg 4.6‑5.2%、Cr 0.07‑0.12%、Zn 0.01‑0.20%、Ti 0.01‑0.05%，余量为Al。制备过程包括：熔炼、熔体过滤、铸造、锯切铣面、铸锭加热、热轧、冷轧、稳定化退火。根据本发明制备方法得到的新能源客车行李舱门用5182‑H36铝合金板材，具备密度低、耐腐蚀、高强度，折弯良好等优质性能，可满足新能源客车行李舱门对制作材质的轻量化及高综合性能的要求。

Description

一种新能源客车行李舱门板用5182-H36铝合金板材及其制备 方法
技术领域
本发明属于铝合金带材的制备领域，具体涉及一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材及其制备方法。
背景技术
轻量化已经成为新能源客车未来的发展趋势，通过使用轻质材料来替代传统的钢铁材料，可减轻客车重量，这直接意味着客车续航里程的增加。汽车轻量化相关研究得出，纯电动汽车整车重量若降低10kg，续驶里程则可增加2.5km，而客车车身轻量化最明显的特征就是材料的选择。铝合金凭借其高强度、可循环性、耐腐蚀、密度低等优质性能成为新能源客车减重首选材料。
行李舱门是新能源客车车身外形的重要组成部分，行李舱门的轻量化需要满足客车质量和提高碰撞安全性能的双重要求，这要求制作行李舱门的材料具备密度低、耐腐蚀、高强度。使用1000系铝合金板很难达到新能源客车行李舱门材料对轻量化、抗拉强度、屈服强度及折弯性能的综合要求。
因此，如何提供一种新能源客车行李舱门用铝合金板材的生产方法，以满足行李舱门材料对轻量化、抗拉强度、屈服强度及折弯性能的综合要求，是目前本领域函待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板及其制备方法，使用本发明方法生产的铝合金板可以满足行李舱门材料对轻量化、抗拉强度、屈服强度及折弯性能的综合要求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材，成分按质量分数计为：Si 0.05-0.10%、Fe 0.10-0.20%、Cu 0.01-0.10%、Mn 0.4-0.8%、Mg 4.6-5.2%、Cr 0.07-0.12%、Zn0.01-0.20%、Ti 0.01-0.05%，余量为Al。
Mg作为该材料的主要成分，可显著提高材料的强度，但过量的Mg会降低该材料的塑性，限制Mg质量分数范围在4. 6%-5.2%之间，可以使材料具有足够的强度和良好的塑性。
Mn可使合金中的含镁相沉淀均匀，提高合金的抗蚀性，Mn含量0.4-0.8%，不但提高材料的强度，而且确保合金具有更高的抗蚀性。
Fe:合金中加入Fe的益处：一是起到强化作用，二是与Al、Mn形成高密度尺寸细小的Al-Fe、Al-Fe-Mn，提高该合金焊接性能。
Si：合金中加入Si可以提高合金熔融态的流动性，但过量的Si会降低该材料的塑性。
元素Cu与Zn可以提高合金强度，但过量的Cu与Zn会降低该材料的抗蚀性。
在铝合金的连续铸造过程中，Ti可以作为晶粒细化剂加入，起到细化合金晶粒的作用。
元素Cr可以提高合金强度和抗应力腐蚀开裂能力，但过量的Cr会与其他元素Mn、Fe及Ti形成粗大的中间化合物，降低合金的成形性能，因此控制Cr含量0.07-0.12%。
一种制备如上所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的方法，具体步骤如下：
（1）熔炼:将各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中加热熔化，铝液在720-750℃下搅拌20-30min；熔炼完成后，在静置炉内采用氩气和四氯化碳的混合气液通过炉底铝液净化系统对铝液精炼20-30min；
（2）熔体过滤：将静置处理后的铝液通过除气装置去除铝液中溶解的气体，再分别通过深床过滤器和管式过滤器，铝液过滤后检测夹渣含量≤0.15mm2/1kg Al；
（3）铸造：将过滤后的铝液经过表面涂刷氮化硼的流槽导入铸造装置，铸造装置采用低液位组合结晶器，结晶器内熔融铝液的高度控制在45-75mm范围内，铸造过程采用自动液面控制系统调控铸造装置内的液面；
（4）锯切铣面：铸锭锯头长度90-95mm，铸锭大面铣面7-9mm，小面单侧铣面量10-12mm;
（5）铸锭加热：对铸锭进行均匀化处理；
（6）热轧：出炉后先将锭坯经热粗机轧成18-24mm厚的中间坯，再通过精轧机连轧成2.2-2.8mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在320-360℃；
（7）冷轧：在冷轧上将步骤（6）得到的热轧带材进行两道次冷连轧，带材终轧温度控制在130℃以上，制得冷轧带材；
（8）稳定化退火:将步骤（7）处理的带材在室温环境下静置时间不超过1 h后，进入箱式退火炉进行成品退火，退火温度为150-180℃，卷材到温1-3 h后取出，冷却至常温；
（9）切板:将经步骤（8)处理的带材在横切机上进行切板成所需要的规格，制得新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板。
进一步，步骤（1）中，使用底置式永磁搅拌器对铝熔体进行充分搅拌；
进一步，步骤（1）中，静置炉内的炉底铝液净化系统，主要包括炉底环形均匀分布的炉底透气砖、气体罐、气体分配管道及控制柜。
进一步，步骤（2）中，深床过滤器中的过滤层分为上、中、下层，其中上层是80-100mm厚的φ18mm氧化铝球，中层是80-100mm厚的φ12mm氧化铝球，下层是20mm厚的8-10目砂砾。管式过滤器包含18-22个过滤管组。
进一步，步骤（7）中，冷轧总加工率为45-65%，带材冷连轧后，立即用工业吸尘器将铝卷两边部的层间轧制油吸出并保温静置。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明技术方案是在5182合金基础上进行成分优化，严格控制铁、硅元素质量含量，减少粗大化合物的形成；优化锰、镁元素质量含量，以细化晶粒，提高合金强度保持良好耐腐蚀性能；优化了铬元素含量，以提高合金基体的强度同时，提升耐应力腐蚀性能；通过热轧、冷轧及热处理工艺的合理配置，所得的5182-H36铝合金板的抗拉强度360-390MPa，屈服强度290-320MPa，伸长率10-13%，90度折弯良好（折弯半径r=0.5mm），采用该铝合金板材制作的行李舱门比采用传统钢铁材质制作的行李舱门可减轻40%的重量，且材料晶间腐蚀速率≤15mg/cm2 ，满足了行李舱门材料对轻量化、抗拉强度、屈服强度及折弯性能的综合要求。
（2）本发明技术方案中采用永磁搅拌器对铝液进行搅拌，相比传统机械搅拌方式，搅拌时无异物进入铝液，不污染铝液；与电磁搅拌相比，铝熔体液面波动更小，能耗更低。熔炼时配合采用炉底铝液净化系统，可以有效减少铝熔体成分不均匀。深床过滤器采用多层不同介质，过滤间隙由大到小，起到分级过滤效果，同时确保相应的铝液流速和最大化的通过量。管式过滤器置于铸造前，可以避免深床过滤介质流失随铝液进入铸造，产生批量废品，同时可以提高铝熔体过滤精度，减少铝熔体中的夹渣物含量，过滤后铝熔体中夹渣含量≤0.15mm2/1kg Al。
（3）本发明技术方案中热精轧的终轧温度控制在320-360℃，可以保证该合金的热轧卷实现完全再结晶，省去了传统工艺的热轧卷坯料完全退火和冷轧中间退火工序；此外，采用冷连轧并控制铝卷终轧温度≥130℃，利用铝卷的变形余热使铝卷表面轧制油充分挥发及快速进行成品退火，既避免产品表面产生退火油斑缺陷，又可降低稳定化退火的能耗；与传统工艺相比，本发明技术方案可有效缩减生产工艺流程，降低制造成本，提高生产效率。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材，成分按质量分数计为：Si 0.092%、Fe 0.185%、Cu 0.051%、Mn 0.41%、Mg 4.81%、Cr 0.075%、Zn 0.011%、Ti 0.015%，余量为Al。
一种制备如上所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的方法，具体步骤如下：
（1）熔炼:将各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中加热熔化，铝液在730℃下搅拌25 min；熔炼完成后，在静置炉内采用氩气和四氯化碳的混合气液通过炉底铝液净化系统对铝液精炼25 min；
（2）熔体过滤：将静置处理后的铝液通过除气装置去除铝液中溶解的气体，再分别通过深床过滤器和管式过滤器，检测过滤后铝熔体中夹渣含量为0.11mm2/1kg Al；
（3）铸造：将过滤后的铝液经过表面涂刷氮化硼的流槽导入铸造装置，铸造装置采用低液位组合结晶器，结晶器内熔融铝液的高度控制在54-55mm范围内，铸造过程采用自动液面控制系统调控铸造装置内的液面；
（4）锯切铣面：铸锭锯头长度90mm，铸锭大面铣面8mm，小面单侧铣面量11mm；
（5）铸锭加热：对铸锭进行均匀化处理，均热工艺为600℃，保温10h；
（6）热轧：出炉后先将锭坯经热粗机轧成22mm厚的中间坯，再通过精轧机连轧成2.5mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在340℃；
（7）冷轧：在冷轧上将步骤（6）得到的热轧带材进行两道次冷连轧，带材终轧温度为135℃，制得冷轧带材；
（8）稳定化退火:将步骤（7）处理的带材在室温环境下静置时间不超过45 min后，进入箱式退火炉进行成品退火，退火温度为180℃，卷材到温2 h后取出，冷却至常温；
（9）切板:将经步骤（8)处理的带材在横切机上进行切板成所需要的规格，制得新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板。
进一步，步骤（1）中，使用底置式永磁搅拌器对铝熔体进行充分搅拌；
进一步，步骤（1）中，静置炉内的炉底铝液净化系统，主要包括炉底环形均匀分布的炉底透气砖、气体罐、气体分配管道及控制柜。
进一步，步骤（2）中，深床过滤器中的过滤层分为上、中、下层，其中上层是95mm厚的φ18mm氧化铝球，中层是95mm厚的φ12mm氧化铝球，下层是20mm厚的10目砂砾。管式过滤器包含22个过滤管组。
进一步，步骤（7）中，冷轧总加工率为52%，带材冷连轧至1.2mm成品厚度后，立即用工业吸尘器将铝卷两边部的层间轧制油吸出并保温静置。
经该方法制得5182-H36铝合金板的抗拉强度365MPa，屈服强度290MPa，伸长率12.3%，90度折弯合格（折弯半径r=0.5mm），晶间腐蚀速率为3.47mg/cm2 。
实施例2
一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材，成分按质量分数计为：Si 0.081%、Fe 0.197%、Cu 0.056%、Mn 0.537%、Mg 4.79%、Cr 0.084%、Zn 0.011%、Ti 0.01%，余量为Al。
一种制备如上所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的方法，具体步骤如下：
（1）熔炼:将各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中加热熔化，铝液在735℃下搅拌28min；熔炼完成后，在静置炉内采用氩气和四氯化碳的混合气液通过炉底铝液净化系统对铝液精炼24min；
（2）熔体过滤：将静置处理后的铝液通过除气装置去除铝液中溶解的气体，再分别通过深床过滤器和管式过滤器，检测过滤后铝熔体中夹渣含量为0.12mm2/1kg Al；
（3）铸造：将过滤后的铝液经过表面涂刷氮化硼的流槽导入铸造装置，铸造装置采用低液位组合结晶器，结晶器内熔融铝液的高度控制在58-60mm范围内，铸造过程采用自动液面控制系统调控铸造装置内的液面；
（4）锯切铣面：铸锭锯头长度90mm，铸锭大面铣面8mm，小面单侧铣面量11mm；
（5）铸锭加热：对铸锭进行均匀化处理，均热工艺为600℃，保温10h；
（6）热轧：出炉后先将锭坯经热粗机轧成24mm厚的中间坯，再通过精轧机连轧成2.8mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在340℃；
（7）冷轧：在冷轧上将步骤（6）得到的热轧带材进行两道次冷连轧至成品厚度为1.2mm，带材终轧温度为140℃，制得冷轧带材，；
（8）稳定化退火:将步骤（7）处理的带材在室温环境下静置时间不超过50min后，进入箱式退火炉进行成品退火，退火温度为180℃，卷材到温2 h后取出，冷却至常温；
（9）切板:将经步骤（8)处理的带材在横切机上进行切板成所需要的规格，制得新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板。
进一步，步骤（1）中，使用底置式永磁搅拌器对铝熔体进行充分搅拌；
进一步，步骤（1）中，静置炉内的炉底铝液净化系统，主要包括炉底环形均匀分布的炉底透气砖、气体罐、气体分配管道及控制柜。
进一步，步骤（2）中，深床过滤器中的过滤层分为上、中、下层，其中上层是100mm厚的φ18mm氧化铝球，中层是100mm厚的φ12mm氧化铝球，下层是20mm厚的10目砂砾。管式过滤器包含22个过滤管组。
进一步，步骤（7）中，带材冷连轧至1.2mm成品厚度后，立即用工业吸尘器将铝卷两边部的层间轧制油吸出并保温静置。
经该方法制得5182-H36铝合金板的抗拉强度378MPa，屈服强度306MPa，伸长率11.0%，90度折弯合格（折弯半径r=0.5mm），晶间腐蚀速率为3.05mg/cm2。
实施例3
一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材，成分按质量分数计为：Si 0.075%、Fe 0.196%、Cu 0.041%、Mn 0.40%、Mg 4.71%、Cr 0.084%、Zn 0.012%、Ti 0.013%，余量为Al。
一种制备如上所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的方法，具体步骤如下：
（1）熔炼:将各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中加热熔化，铝液在740℃下搅拌30分钟；熔炼完成后，在静置炉内采用氩气和四氯化碳的混合气液通过炉底铝液净化系统对铝液精炼30 min；
（2）熔体过滤：将静置处理后的铝液通过除气装置去除铝液中溶解的气体，再分别通过深床过滤器和管式过滤器，检测过滤后铝熔体中夹渣含量为0.12mm2/1kg Al；
（3）铸造：将过滤后的铝液经过表面涂刷氮化硼的流槽导入铸造装置，铸造装置采用低液位组合结晶器，结晶器内熔融铝液的高度控制在59-61mm范围内，铸造过程采用自动液面控制系统调控铸造装置内的液面；
（4）锯切铣面：铸锭锯头长度95mm，铸锭大面铣面9mm，小面单侧铣面量12mm；
（5）铸锭加热：对铸锭进行均匀化处理，均热工艺为600℃，保温10h；
（6）热轧：出炉后先将锭坯经热粗机轧成20mm厚的中间坯，再通过精轧机连轧成2.3mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在340℃；
（7）冷轧：在冷轧上将步骤（6）得到的热轧带材进行两道次冷连轧至成品厚度为1.2mm，带材终轧温度为143℃，制得冷轧带材，；
（8）稳定化退火:将步骤（7）处理的带材在室温环境下静置时间不超过40分钟后，进入箱式退火炉进行成品退火，退火温度为160℃，卷材到温3 h后取出，冷却至常温；
（9）切板:将经步骤（8)处理的带材在横切机上进行切板成所需要的规格，制得新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板。
进一步，步骤（1）中，使用底置式永磁搅拌器对铝熔体进行充分搅拌；
进一步，步骤（1）中，静置炉内的炉底铝液净化系统，主要包括炉底环形均匀分布的炉底透气砖、气体罐、气体分配管道及控制柜。
进一步，步骤（2）中，深床过滤器中的过滤层分为上、中、下层，其中上层是100mm厚的φ18mm氧化铝球，中层是100mm厚的φ12mm氧化铝球，下层是20mm厚的10目砂砾。管式过滤器包含20个过滤管组。
进一步，步骤（7）中，带材冷连轧至1.2mm成品厚度后，立即用工业吸尘器将铝卷两边部的层间轧制油吸出并保温静置。
经该方法制得5182-H36铝合金板的抗拉强度370MPa，屈服强度300MPa，伸长率11.5%，90度折弯合格（折弯半径r=0.5mm），晶间腐蚀速率为3.63mg/cm2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材，其特征在于：成分按质量分数计为：Si 0.05-0.10%、Fe 0.10-0.20%、Cu 0.01-0.10%、Mn 0.4-0.8%、Mg 4.6-5.2%、Cr 0.07-0.12%、Zn 0.01-0.20%、Ti 0.01-0.05%，余量为Al。
2.一种制备如权利要求1所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）熔炼:将各原料纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂加入到熔炼炉中加热熔化，铝液在720-750℃下搅拌20-30min；熔炼完成后，在静置炉内采用氩气和四氯化碳的混合气液通过炉底铝液净化系统对铝液精炼20-30min；
（2）熔体过滤：将静置处理后的铝液通过除气装置去除铝液中溶解的气体，再分别通过深床过滤器和管式过滤器，铝液过滤后检测夹渣含量≤0.15mm2/1kg Al；
（3）铸造：将过滤后的铝液经过表面涂刷氮化硼的流槽导入铸造装置，铸造装置采用低液位组合结晶器，结晶器内熔融铝液的高度控制在45-75mm范围内，铸造过程采用自动液面控制系统调控铸造装置内的液面；
（4）锯切铣面：铸锭锯头长度90-95mm，铸锭大面铣面7-9mm，小面单侧铣面量10-12mm;
（5）铸锭加热：对铸锭进行均匀化处理；
（6）热轧：出炉后先将锭坯经热粗机轧成18-24mm厚的中间坯，再通过精轧机连轧成2.2-2.8mm厚的热轧带材，精轧机终轧温度控制在320-360℃；
（7）冷轧：在冷轧上将步骤（6）得到的热轧带材进行两道次冷连轧，带材终轧温度控制在130℃以上，制得冷轧带材，；
（8）稳定化退火:将步骤（7）处理的带材在室温环境下静置时间不超过1h后，进入箱式退火炉进行成品退火，退火温度为150-180℃，卷材到温1-3h后取出，冷却至常温；
（9）切板:将经步骤（8)处理的带材在横切机上进行切板成所需要的规格，制得新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板。
3.根据权利要求2所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，使用底置式永磁搅拌器对铝熔体进行充分搅拌。
4.根据权利要求2所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，静置炉内的炉底铝液净化系统，主要包括炉底环形均匀分布的炉底透气砖、气体罐、气体分配管道及控制柜。
5.根据权利要求2所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，深床过滤器中的过滤层分为上、中、下层，其中上层是80-100mm厚的φ18mm氧化铝球，中层是80-100mm厚的φ12mm氧化铝球，下层是20mm厚的8-10目砂砾。
6.根据权利要求2所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）管式过滤器包含18-22个过滤管组。
7.根据权利要求2所述的新能源客车行李舱门用5182-H36铝合金板材的制备方法，其特征在于：步骤（7）中，冷轧总加工率为45-65%，带材冷连轧后，立即用工业吸尘器将铝卷两边部的层间轧制油吸出并保温静置。
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