CN109868398A

CN109868398A - 一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材及其制备方法

Info

Publication number: CN109868398A
Application number: CN201910106817.XA
Authority: CN
Inventors: 赵经纬; 刘贞山; 赵丕植; 曹以恒; 曹海龙
Original assignee: China Aluminum Material Applied Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chinalco Institute Of Science And Technology Co ltd; Chinalco Materials Application Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-02-02
Filing date: 2019-02-02
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2039-02-02
Also published as: CN109868398B

Abstract

本发明提出了一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材，所述铝合金板材包括按质量百分比计的如下组分：Mg：0.1％～1.4％；Cu：≤0.35％；Mn：≤0.3％；Cr：≤0.3％；Si：0.3％～1.8％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，所述铝合金板材成品沿轧制方向的晶粒平均尺寸＜30μm，直径≥2μm的第二相等效圆个数占比＜10％,本发明提供的技术方案有效调控了铝合金内部第二相分布及晶粒尺寸，大大提高了板材翻边性能，所得的板材可广泛用作汽车6xxx铝合金覆盖件外板。

Description

一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制备方法，具体讲涉及一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，人们对汽车的安全性与轻量化提出了更高的要求。汽车的轻量化，是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整体质量，从而提高汽车的动力，减少燃料消耗，降低排气污染。铝合金以其强度和刚度高、抗冲击性能良好、加工成形性优异以及极高的再回收率等特性，成为汽车轻量化最理想的材料。

6XXX系铝合金作为常用的汽车车身外板，除了要具有良好的表面质量、优异的力学性能及高烘烤硬化性能外，对翻边性能也有较高要求。在汽车覆盖件成形过程中，优异的翻边性能可以保证覆盖件外板用翻边(包边)方式包住覆盖件内板时，材料的表面无微裂纹产生。近年来，围绕着如何提高6xxx车身板的翻边性能进行了大量的研究。

CN 101935785 B和CN 100453571 C号中国专利中公开了一种通过调整主元素Si、Mg的含量及配比以获得优异成形性能的技术方案，但其中所述的优异成形性能泛指高的延伸率、r值等简单力学性能指标，无卷边性能。

CN 105543741 A号中国专利提出了一种中间退火工艺提升翻边性能的方法，但其选择的是连退线进行中间退火，该工艺成本较高，不利于工厂排产。

CN 105441740 A号中国专利提出了一种高翻边性能6xxx系铝合金板材的生产方法，其中公开的中间退火制度尚并不够完善，未对合金内组织的演变过程进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具优异力学性能、烘烤硬化性能和高翻边性能的6xxx系铝合金板材及其制备方法，本发明采用以下技术方案实现的：

一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材，所述铝合金板材包括按质量百分比计的如下组分：Mg：0.1％～1.4％；Cu：≤0.35％；Mn：≤0.3％；Cr：≤0.3％；Si：0.3％～1.8％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，所述铝合金板材成品沿轧制方向的晶粒平均尺寸＜30μm，直径≥2μm的第二相等效圆个数占比＜10％。。

进一步的，所述铝合金板材包括：Mg：0.2％～1.2％；Cu：≤0.3％；Mn：≤0.2％；Cr：≤0.2％；Si：0.4％～1.5％；Fe：≤0.4％，以及余量的Al。

进一步的，所述铝合金板材的制备方法包括如下步骤：

(1)将所述铝合金熔体铸锭；

(2)对所述铸锭均匀化处理；

(3)对所述均匀化处理的铸锭依次进行热轧、冷轧、中间退火和冷轧；

(4)对冷轧板材进行固溶处理和预时效处理，得所述铝合金板材。

进一步的，所述步骤(2)中的均匀化处理为490～560℃下保温1～10h。

进一步的，所述步骤(3)热轧后的板材厚度为5.0～8.0mm。

进一步的，所述步骤(3)中热轧后冷轧的板材厚度为2.5～4.0mm。

进一步的，所述步骤(3)的中间退火包括箱式退火，制度为：以20-50℃/h的速度升温至400-500℃，保温30min～6h后，再以20-50℃/h的速度降温至250-300℃，出炉空冷。

进一步的，所述步骤(3)中中间退火后冷轧的板材厚度为0.8～1.5mm。

进一步的，所述步骤(4)中的固溶处理为510～560℃下保温20s～10min。

进一步的，所述步骤(4)中的预时效处理包括在50～120℃下处理4～12h。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

(1)本发明提供的高翻边性能6xxx系铝合金板材，调节了中间退火后板材组织中粗大第二相和细小第二相的比例，充分发挥了粗大第二相促进再结晶行核(PSN机制)及细小第二相阻碍再结晶晶粒长大的双重作用，从而改善了最终板材晶粒尺寸，同时调节了最终成品板第二相比例，其翻边因子均小于5，第二相等效圆个数占比＜10％，具有优异的翻边性能，满足汽车覆盖件外板的需要；

(2)本发明提供的高翻边性能6xxx系铝合金板材通过严格控制中间退火及固溶热处理来调控铝合金内部第二相分布及晶粒尺寸，从而大大提高了板材翻边性能，工业上容易实现，可广泛用于汽车6xxx铝合金覆盖件外板；

(3)本发明提供的高翻边性铝合金板材的制备采用箱式退火，可以减少工厂连退线的使用，利于工厂排产，同时本发明中间退火的升、降温速率均考虑工厂实际生产所能实现的加热及冷却速率，满足工业化生产需要。

附图说明

图1：本发明提供的6xxx系铝合金板材制备步骤；

图2：本发明提供的6xxx系铝合金板材的翻边试验示意图；

图3：翻边评价标准示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部。

首先将纯铝、各种中间合金按表1所示的成分配比进行熔化，如图1所示，熔体经精炼处理后利用半连铸设备铸造出铸锭，将铸锭进行切头和铣面后放入热处理炉中进行均匀化处理，完成均匀化处理后的铸锭冷却至开轧温度保温一段时间后开始热轧。热轧完成后，对所得热轧板进行冷轧和中间退火，再冷轧至最终成品板厚度；得到的冷轧板材经固溶、水淬处理后进行预时效处理即可获得成品板材。

铝板材纵截面第二相分布的分析：

将铝板材切成12mm×10mm的小方块，将板材纵截面进行研磨，依次使用120目、360目、800目、1200目和2000目砂纸，定期将试样研磨方向旋转，磨样机转速控制在150～500rpm；然后进行粗抛和精抛处理，将抛光后的样品在体积分数为0.2～2.0％的HF酸溶液中浸泡10～15s，之后利用金相显微镜在放大倍率500倍条件下，拍摄30幅以上的图片，通过IPWIN32软件统计铝合金板材纵截面第二相的分布情况。

铝板材晶粒分布的分析：

将铝板材切成12mm×10mm的小方块，将板材纵截面进行研磨，依次使用120目、360目、800目、1200目和2000目砂纸，定期将试样研磨方向旋转，磨样机转速控制在150～500rpm；然后进行粗抛和精抛处理。利用直流电源对抛光后的样品进行阳极覆膜。之后利用金相显微镜在放大倍率100倍条件下拍摄金相照片，通过ImageJ软件采用截距法统计铝合金板材纵截面晶粒的分布情况，晶粒统计个数超过1000个。

翻边性能评价：

从成品板材上截取长度为250mm，宽度为30mm的长条状样品，将样品沿长度方向预拉伸10％后再截取50mm×30mm矩形试样，然后如图2所示利用压头进行180°弯曲试验，测试翻边因子r/t，其中r为压头半径，t为板厚。试验过程中，需保证支承辊间距为2r+2t+0.1mm。如图3所示对弯曲后的外表面进行金相拍照和等级评价，1级：表面光滑、无微裂纹和连续颈缩；2级：表面轻微粗糙、无微裂纹和连续颈缩；3级：表面有微裂纹或连续颈缩；4级：表面有明显裂纹，其中1级和2级可接受，3级和4级不可接受。最终翻边因子为选取满足翻边后表面质量为2级或优于2级的最小翻边因子。

翻边因子小于或等于0.6为合格，大于0.6为不合格

实施例1～2、比较例1～2：按表1中的1#铝合金成分制备实施例1～2及比较例1～2，其制备工艺如表2所示，最终成品板的纵截面的第二相分布、晶粒尺寸情况统计结果如表3所示。实施例1～2所得成品板材翻边性能合格。比较例1～2所得成品板材翻边性能不合格。比较例1的中间退火温度过低，析出过多第二相细小相过多，而大尺寸第二相占比过低，从而造成最终成品板晶粒尺寸过大；比较例2在中间退火的降温过程中，降温速率过低，使第二相在降温过程中大量析出，造成细小相增多，大尺寸第二相占比过低，造成最终成品板晶粒尺寸过大。

实施例3～4、比较例3～4：按表1中的2#铝合金成分制备实施例3～4及比较例3～4，其制备工艺如表2所示，最终成品板的纵截面的第二相分布、晶粒尺寸情况统计结果如表3所示。实施例3～4所得成品板材翻边性能合格。比较例3所得成品板材翻边性能不合格。比较例3的中间退火温度过高，第二相过分长大，使大尺寸第二相过多，造成第二相分布比例失调，在后续固溶过程中难以充分回融，遗留在最终成品板中，在翻边过程中裂纹源增多，翻边性能不合格。比较例4的中间退火保温时间过短，第二相回融不充分，造成第二相较多，大尺寸第二相占比过低，造成最终成品板晶粒尺寸过大。

实施例5、比较例5：按表1中的3#铝合金成分制备实施例5和比较例5，其制备工艺如表2所示，最终成品板的纵截面的第二相分布、晶粒尺寸情况统计结果如表3所示。实施例5所得成品板材翻边性能合格。比较例5的固溶温度过低，第二相回融不充分，使最终成品板中大尺寸第二相比例过高，翻边过程中裂纹源增多，翻边性能不合格。

表1铝合金板材成分

表2铝板材中间退火制度

表3铝板材表面第二相分布与翻边性能

备注：

1.翻边因子小于等于0.6为合格；大于0.6为不合格；

2.翻边因子为翻边后表面状态达到2级标准的最小翻边半径与板材厚度之比。

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、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材包括按质量百分比计的如下组分：Mg：0.1％～1.4％；Cu：≤0.35％；Mn：≤0.3％；Cr：≤0.3％；Si：0.3％～1.8％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，所述铝合金板材成品沿轧制方向的晶粒平均尺寸＜30μm，直径≥2μm的第二相等效圆个数占比＜10％。

2.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材包括：Mg：0.2％～1.2％；Cu：≤0.3％；Mn：≤0.2％；Cr：≤0.2％；Si：0.4％～1.5％；Fe：≤0.4％，以及余量的Al。

3.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材的制备方法包括如下步骤：

(1)将所述铝合金熔体铸锭；

(2)对所述铸锭均匀化处理；

4.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(2)中的均匀化处理为490～560℃下保温1～10h。

5.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(3)热轧后的板材厚度为5.0～8.0mm。

6.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(3)中热轧后冷轧的板材厚度为2.5～4.0mm。

7.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(3)的中间退火包括箱式退火，制度为：以20-50℃/h的速度升温至400-500℃，保温30min～6h后，再以20-50℃/h的速度降温至250-300℃，出炉空冷。

8.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(3)中中间退火后冷轧的板材厚度为0.8～1.5mm。

9.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(4)中的固溶处理为510～560℃下保温20s～10min。

10.如权利要求3所述的铝合金板材，其特征在于，所述步骤(4)中的预时效处理包括在50～120℃下处理4～12h。