CN109161734A - 一种铝合金汽车铸轧板坯料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属双辊铸轧技术领域，公开了一种铝合金汽车铸轧板坯料及其制备方法，按照主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％，完成配比；在坩埚炉内进行充分的搅拌，使得元素分布均匀。铝液在680℃～710℃时开始铸轧；冷却水流量为1.1t/min；铸轧区长度为57mm；轧辊材质32Cr3Mo1V；轧辊速度为80r/min。本发明通过理论计算对主/微合金元素进行成分优化，获得较窄固液相变区间的合金元素成分方案，通过适配铸轧温度，确定较高带坯组织均匀性的铸轧温度区间，制备出厚度为5～6mm的均质6xxx系汽车用铝板铸轧坯料，实现汽车铝板制造的低能耗、低污染以及高效能，具有极高的生态及经济价值。

Description

一种铝合金汽车铸轧板坯料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属双辊铸轧技术领域，尤其涉及一种铝合金汽车铸轧板坯料及其制备方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：6xxx系合金目前在汽车板领域使用非常广泛，该合金属于可热处理强化铝合金，主要包括Mg、Si两种元素，Mg2Si相是主要强化相。该系合金有以下几个优点：强度高、成形性优良、耐腐蚀性较好、焊接性能优良和烤漆硬化性较好等优点。板材在固溶淬火后具有较低的屈强比，使其在加工时具有良好的冲压成型性，烤漆硬化处理后，可以获得较高的强度。目前，国外主要采用热轧法生产汽车用铝合金板材构件，并已应用推广，我国在汽车用铝合金板材构件制造领域也展开了一些研究，主要集中在通过热处理手段来提高其烤漆硬化性能方面。国外已经开始研究铸轧法制备汽车板材构件，主要通过预变形及热处理等预处理手段弥补铸轧法所生产板材构件组织性能均匀性的不足，国内未见有关铸轧法制备汽车铝板的报道。据实验记录以及理论计算表明，相较于铸轧易成形的纯铝1050和3003合金(固液相变区间分别为76℃与92℃)，汽车用6XXX系铝合金固液相变区间(如6016为117℃，6111为147℃)增大了高达70℃左右，较高的固液相变区间使得在采用铸轧法制备汽车用铝合金板时存在成形难度大的现象，严重阻碍了铸轧法制备汽车用铝合金板材构件的技术推进。
综上所述，现有技术存在的问题是：采用铸轧法制备汽车用铝合金板时存在成形难度大，立板难，带坯横断面组织不均匀，中心偏析严重等技术难题，严重阻碍了铸轧法制备汽车用铝合金板材构件的技术推进。
解决上述技术问题的难度和意义：针对6xxx系铝合金较高的固液相变区间导致难以立板的难题，本发明针对传统6xxx系合金进行成分优化设计及相关试验验证。通过理论计算设计出短固液相变区间的6xxx系带坯合金成分方案，并展开铸轧试制，完成铸轧温度与合金成分方案适配，在提高带坯立板成形性的基础上，减少其组织不均匀性。本发明突破了6xxx系铸轧板材合金成分设计的瓶颈，实现高质量铸轧带坯的制备，为我国铸轧法制备汽车铝板提供基础理论及工艺支撑，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铝合金汽车铸轧板坯料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种铝合金汽车铸轧板坯料，所述铝合金汽车板铸轧坯料按照质量百分比包含主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％，Al元素补足至100％。
本发明的另一目的在于提供一种所述铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法，所述铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，按照主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％，完成配比；
步骤二，在坩埚炉内进行充分的搅拌，使得元素分布均匀。铝液在680℃～710℃时开始铸轧；冷却水流量为1.1t/min；铸轧区长度为57mm；轧辊材质32Cr3Mo1V；轧辊速度为80r/min。
步骤三，对710℃～695℃和695℃～680℃两种铸轧温度下的带坯进行组织分析，优选出最佳铸轧温度范围。
本发明的另一目的在于提供一种由所述铝合金汽车铸轧板坯料制备的均质铝合金汽车铸轧板。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过理论计算对主/微合金元素进行成分优化，获得较窄固液相变区间的合金元素成分方案，通过优化铸轧温度范围，制备出厚度为5～6mm的均质6XXX系汽车用铝板铸轧坯料，实现汽车铝板制造的低能耗、低污染以及高效能，具有极高的生态及经济价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的6xxx合金的主合金成分示意图。
图3是本发明实施例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案A。
图4是本发明实施例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案B。
图5是本发明实施例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案C。
图6是本发明比较例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案D。
图7是本发明比较例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案E。
图8是本发明比较例提供的提高铸轧法制造汽车铝板凝固成形方法的合成方案F。
图9是实施例2与比较例2的6XXX铝合金汽车铸轧板制备效果图；
图中：(a)实施例2；(b)对比例2。
图10是实施例2在710℃～695℃铸轧温度下的带坯表面和心部显微组织图；
图中：(a)表层；(b)中心层。
图11是实施例2在695℃～680℃铸轧温度下的带坯表面和心部显微组织图；
图中：(a)表层；(b)中心层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过调控主/微合金元素含量来降低汽车用6XXX系铝合金固液相变温度区间，提高其铸轧坯料的成形性。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例提供的铝合金汽车铸轧板坯料的按照质量百分比包含主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％；Al元素补足至100％。
如图1所示，本发明实施例提供的铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法包括以下步骤：
S101：按照主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％；
S102：在坩埚炉内进行充分的搅拌，使得元素分布均匀。铝液在710℃～695℃和695℃～680℃两种铸轧温度下铸轧；冷却水流量为1.1t/min；铸轧区长度为57mm；轧辊材质32Cr3Mo1V；轧辊速度为80r/min。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
本发明主要采用理论计算与铸轧实验相结合的方式，对目前应用较为广泛的6xxx合金成分进行分类优选，确定出两种主要类型的成分方案：一种是不含Cu的合金成分方案；另一种是高含Cu的合金成分方案，含Cu量按照各成分方案的均值0.4％来确定。对主合金元素，在合金成分范围内选取了Mg/Si>0.74、Mg/Si＝0.74、Mg/Si<0.74三种成分方案，具体方案如表1。经过系统的对比研究，Fe和Mn元素对合金的固液相变区间影响不明显。
表1合金成分方案表
实施例1
通过理论计算，确定合金成分A(表1)的固液相变区间为：93.42℃。
实施例2
通过理论计算，确定合金成分B(表1)的固液相变区间为：94.87℃。
实施例3
通过理论计算，确定合金成分C(表1)的固液相变区间为：93.83℃。
比较例1
通过理论计算，确定合金成分D(表1)的固液相变区间为：125.00℃。
比较例2
通过理论计算，确定合金成分E(表1)的固液相变区间为：126.75℃。
比较例3
通过理论计算，确定合金成分F(表1)的固液相变区间为：126.52℃。
分析实施例2与比较例2，对6xxx铸轧板而言，避免Cu元素的添加可获得较窄的合金固液相变区间，合金的成形性能得以显著提高。因此，本发明确定的一种铝合金汽车铸轧板坯料合金成分范围是：主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；不添加Cu元素完成配比。
分析实施例2在710℃～695℃和695℃～680℃两种铸轧温度下铸轧带坯的表面和心部金相图，当铸轧温度位于695℃～680℃区间内时，带坯的组织不均匀性得以显著降低，因此，确定较高带坯组织均匀性的铸轧温度区间为695℃～680℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铝合金汽车铸轧板坯料，其特征在于，所述铝合金汽车铸轧板坯料按照质量百分比包含主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％；Al元素补足至100％。
2.一种如权利要求1所述铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法，其特征在于，所述铝合金汽车铸轧板坯料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，按照主合金元素Mg：0.4～0.8％；主合金元素Si：0.87～1.25％；Cu元素：0～0.4％；
步骤二，在坩埚炉内进行充分的搅拌，使得元素分布均匀；铝液在680℃～710℃时开始铸轧；冷却水流量为1.1t/min；铸轧区长度为57mm；轧辊材质32Cr3Mo1V；轧辊速度为80r/min。
步骤三，对710℃～695℃和695℃～680℃两种铸轧温度下的带坯进行组织分析，优选出最佳铸轧温度范围。
3.一种由权利要求1所述铝合金汽车铸轧板坯料制备的铝合金汽车铸轧板。
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