CN112424387A - 适于成型和组装的由7xxx铝合金制成的薄板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造特别是用于汽车工业的基于铝合金的轧制产品的方法,其中依序地,制备由铝基合金制成的液态金属熔池,所述铝基合金包含4至7重量%的Zn,0至3.0重量%的Cu,1.5至3.5重量%的Mg,至多0.50重量%的Fe,至多0.40重量%的Si,至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素,如果选择,所述元素的量为,对于Zr为0.05至0.18重量%,对于Mn为0.1至0.6重量%,对于Cr为0.05至0.3重量%,对于Sc为0.02至0.2重量%,对于Hf为0.05至0.5重量%,对于Ti为0.005至0.15重量%,其他元素各自至多0.05重量%且总计至多0.15重量%,其余为铝;由所述液态金属熔池铸造轧制锭;热轧并任选地冷轧所述轧制锭,以得到板材,对所述板材进行固溶热处理和淬火;进行热处理,其中所述板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,优选达到80至100℃的温度保持10至14小时,将由此热处理的产品在环境温度下时效处理至少30天。本发明还涉及通过该方法获得的产品及其用于制造机动车的用途。
Description
发明领域
本发明涉及一种制造由7XXX铝合金制成的薄板的方法,所述薄板特别适用于汽车工业。
现有技术
各种铝合金以板材或坯料形式应用于汽车领域。在这些合金中,AA7XXX系列铝合金(例如AA7075合金)兼具所需的化学和机械性能,例如硬度和耐腐蚀性。然而,由于AA7XXX合金在保持成本有效的制造方法的同时,在成型和组装中遇到的困难,其尚未在汽车工业中广泛使用。
可进行高温成型处理以改善成型。例如,专利申请AT11744记载了一种由7000系列铝合金板制备成型的零件的方法,其中将铝板加热并在这种加热状态下成型,然后冷却。
专利申请EP3265595记载了一种包含以下组成的合金:以重量%计,4-15Zn,0.1-3.5Cu,1.0-4.0Mg,0.05-0.50Fe,0.05-0.30Si,0.05-0.25Zr,最高达0.25Mn,最高达0.20Cr,最高达0.15Ti,最高达0.15%杂质,其余为铝,所述合金可尤其是用于汽车工业。
专利申请WO2016094464记载了一种用7xxx铝合金板实现所需强度和伸长率的方法,所述方法包括以下步骤:a)将板材快速加热至450℃至510℃的温度,b)将板材在450℃至510℃的温度下保持20分钟,c)以大于每秒50℃将板材快速冷却至环境温度,d)将板材加热至约50℃至150℃的温度,e)将板材在约50℃至150℃的温度下保持约0.5至6小时。
专利申请WO2014040939涉及一种制造机动车辆零件的方法,其包括至少以下步骤:(a)提供厚度为约0.5mm至4mm的裸轧制铝合金或复合轧制铝合金板材产品,其中板材产品包含至少一层由AA7xxx系列铝合金制成的层,使板材产品进行固溶热处理和淬火,然后自然时效处理至少1天,(b)使经自然时效处理的板材产品进行回复退火处理,即在100℃至350℃的温度下热处理0.1至60秒,(c)可使经加热的板材产品进行强制冷却操作,(d)自回复退火处理2小时内、优选30分钟内,使板材产品成型以获得三维零件。
专利申请WO2012059505记载了一种制造机动车辆的铝合金成型件的方法,所述方法包括:(a)提供轧制的铝板产品,其中铝合金是厚度为0.5至4mm并且已进行固溶热处理并已冷却的AA7000,(b)使铝合金板成型以获得三维成型零件,(c)将所述三维成型零件加热至至少50-250℃的预时效温度,和(d)使所述成型零件和预时效的机动车辆部件进行油漆烘烤周期。
专利申请EP2514537记载了一种制造至少两个金属零件的接头的方法,所述至少两个金属零件通过自穿孔铆接而交叠。第一零件和第二零件中的至少一个为由AA7000系列铝合金制成的板材料,并且在制备组件之前120分钟内和/或在制备组件期间的至少一部分时间,对至少由所述7000系列材料制成的零件进行热处理,以降低至少由所述7000系列板材制成的零件的接合区域的拉伸强度。
专利申请EP2479305涉及一种制造铝合金结构零件的方法,其包括:(a)提供轧制的铝板产品,其中铝合金为AA7000系列,厚度为0.5至4mm,并且已进行固溶热处理并已冷却,(b)使铝合金板成型以获得三维成型零件,(c)通过浸入冷却液使成型板材冷却至零度以下的温度(T1),并使成型零件在该温度下达到平衡;(d)从零度以下的温度(T1)加热至高于40℃的温度T2,然后冷却至环境温度,和(e)对所述机动车辆部件进行油漆烘烤循环。
专利申请EP2440680记载了一种制造机动车辆零件的方法,所述零件经油漆烘烤循环后的弹性极限大于500MPa,所述方法包括:(a)提供由AlZnMgCu合金制成的轧制铝板产品,其厚度为0.5至4mm,并且已进行固溶热处理,已淬火,并且其中微结构基本上是重结晶的,(b)使铝合金板成型以获得成型零件,(c)将成型零件与一个或多个其他金属零件组装在一起以形成构成机动车辆部件的组件,(d)使所述机动车辆部件进行油漆烘烤循环,并且其中成型零件中铝合金板的弹性极限大于500MPa。
专利申请WO2009130175涉及一种制造方法,所述方法由从7xxx系列铝合金板成型为结构零件组成,所述方法包括以下步骤:(i)切割铝合金板以获得坯料,(ii)将坯料加热至大于450℃的温度,(iii)使由此加热的坯料成型,(iv)冷却,(v)对冷却并成型的结构零件进行热处理。
专利申请WO2015132932涉及一种结构铝合金板以及制造铝合金板的方法,所述铝合金板包含7.0至12.0质量%的Zn,1.5至4.5质量%的Mg,1.0至3.0质量%的Cu,0.05至0.30质量%的Zr,0.005至0.5质量%的Ti,以及0.5质量%以下的减少量的Si,0.5质量%以下的减少量的Fe,0.3质量%以下的减少量的Mn,0.3质量%以下的减少量的Cr,其余包含不可避免的杂质和铝。
专利申请WO2017075319涉及尤其是用于汽车应用的具有高强度的7xxx系列铝合金,这些合金包含:以重量%计,4-15Zn,0.1-3.5Cu,1.0-4.0Mg,0.05-0.50Fe,0.05-0.30Si,0.05-0.25Zr,最高达0.25Mn,最高达0.20Cr,最高达0.15Ti和最高达0.15的杂质,其余为铝。
需要由铝-锌-铜-镁合金制成的厚度通常为0.5至4mm的轧制产品,其与已知产品相比具有改善的性能,特别是在成型和组装的适用性方面,同时具有高的机械强度和烤漆后的耐应力腐蚀性能,适用于汽车行业。此外,需要一种获得这些轧制产品的简单且经济的方法。
发明内容
本发明的一个目的是一种制造基于铝合金的轧制产品的方法,所述轧制产品特别是用于汽车工业,其中依序地,
a)制备铝基合金液态金属熔池,所述铝基合金包含4至7重量%的Zn,1.0至3.0重量%的Cu,1.5至3.5重量%的Mg,至多0.50重量%的Fe,至多0.40重量%的Si,至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素,所述元素(如果选择)的量为,对于Zr为0.05至0.18重量%,对于Mn为0.1至0.6重量%,对于Cr为0.05至0.3重量%,对于Sc为0.02至0.2重量%,对于Hf为0.05至0.5重量%,对于Ti为0.005至0.15重量%,其他元素各自至多0.05重量%且总计至多0.15重量%,其余为铝,
b)由所述液态金属熔池铸造轧制锭,
c)任选地,将所述轧制锭均质化,
d)热轧并任选地冷轧所述轧制锭,以得到板材,
e)对所述板材进行固溶热处理和淬火,
f)任选地,将所述板材进行矫直和/或进行可控的拉伸,累积变形为至少0.5%且小于3%,
g)进行热处理,其中所述经淬火的板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,
h)将所述经热处理的板材在环境温度下时效处理至少30天。
本发明的另一个目的为一种通过本发明的方法获得的轧制产品,其具有性能Rp0.2(TL)和A%(TL)的组合,使得A%(TL)≥-0.05Rp0.2(TL)+40且A%(TL)等于至少17%。
本发明的另一个目的为通过本发明的方法可获得的轧制产品或本发明的轧制产品用于制造机动车的用途。
附图说明
图1:通过本发明的方法获得的板材在时效处理30天后,TL方向上的伸长率和弹性极限Rp02之间的关系。
图2:厚度为1.2mm的AA5182合金板与本发明实施例2中厚度为1.5mm的板的铆接组件的横截面。
图3:厚度为1.2mm的AA5182合金板与参考实施例2中厚度为1.5mm的板的铆接组件的横截面。
具体实施方式
除非另有规定,否则与合金的化学组成相关的所有信息均表示为基于合金总重量的重量百分比。表述1.4Cu意指以重量%表示的铜含量乘以1.4。合金以符合本领域技术人员已知的铝业协会(The Aluminium Association)的规则命名。除非另有规定,否则适用欧洲标准EN 515(1993)中所示的冶金状态的定义。
静态拉伸机械特性,换言之,断裂强度Rm、在0.2%伸长率下的常规弹性极限Rp0.2和断裂伸长率A%,根据标准NF EN ISO 6892-1(2016)通过拉伸测试测定,取样和测试方向由EN 485-1(2016)定义。拉伸方向由字母L(纵向)或TL(长横向方向)表示。所用测试件的宽度为20mm,长度为80mm,即符合标准EN ISO 6892-1的表B.1的类型2。
在本发明的范围内,在全厚度下测量机械性能。
除非另有规定,否则适用标准EN 12258(2012)中的定义。
如本发明所用,可弯曲性使用“r/t比”量化,所述r/t比为弯曲半径(r)与板材厚度(t)(均以mm表示)之间的比率。r/t比越低,板材柔韧性越好。用于测量的设备记载在例如专利申请US 2016/0168676的图2中。测量根据标准ASTM E290-97a和“福特实验室测试方法(Ford Méthode Essai Laboratoire)”(FLTM)BB114-02进行。
在本发明的范围内,重结晶率大于70%且优选大于90%的晶粒结构称为基本上重结晶的晶粒结构。重结晶率定义为重结晶晶粒所占的金相横截面的表面分数。
本发明人通过使用本发明的方法获得了在机械强度、耐应力腐蚀性能、成型性和组装适用性之间具有有利折衷的板材,所述方法特别地包括含铜的7XXX合金和热处理的组合,其中在所述热处理中,所述板达到60至120℃、优选80至100℃的温度保持8至16小时且优选10至14小时。
在本发明的方法中,制备了液态金属熔池,其包含4至7重量%的Zn,1.0至3.0重量%的Cu,1.5至3.5重量%的Mg,至多0.50重量%的Fe,至多0.40重量%的Si,至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素,所述元素(如果选择)的量为,对于Zr为0.05至0.18重量%,对于Mn为0.1至0.6重量%,对于Cr为0.05至0.3重量%,对于Sc为0.02至0.2重量%,对于Hf为0.05至0.5重量%,对于Ti为0.005至0.15重量%,其他元素各自至多0.05重量%且总计至多0.15重量%,其余为铝。
本发明的产品的锌含量为4至7重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,锌含量为至少5重量%,优选至少5.5重量%且最优选至少5.6重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,锌含量为5.5至6.2重量%且优选5.6至6.1重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,锌含量为至多6.5重量%。在本发明的一个实施方案中,锌含量为至多6.1重量%。当锌含量太高时,可损害成型和组装的适用性。当锌含量太低时,可能无法达到最小的静态机械性能。
本发明的产品的铜含量为1.0至3.0重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,铜含量为至少1.1重量%、优选至少1.2重量%且最优选至少1.3重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,铜含量为1.2至2.0重量%且优选1.4至1.6重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,铜含量为至多2.5重量%且最优选至多2.0重量%。在本发明的一个实施方案中,铜含量为至多1.8重量%。当铜含量太高时,可损害成型和组装的适用性。当铜含量太低时,不能达到最小的静态机械性能,并且耐腐蚀性不足。
本发明的产品的镁含量为1.5至3.5重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,镁含量为至少1.8重量%、优选至少2.0重量%且最优选至少2.2重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,镁含量为2.2至3.0重量%且优选2.4至2.8重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,镁含量为至多3.2重量%且最优选至多3.0重量%。在本发明的一个实施方案中,镁含量为至多2.8重量%。当镁含量太高时,可损害成型和组装的适用性。当镁含量太低时,不能获得最小的静态机械性能,并且耐腐蚀性不足。
铁和硅的含量分别为至多0.5重量%和0.4重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,铁和硅的含量为至多0.2重量%且最优选至多0.15重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,铁含量为0.05至0.25重量%且优选0.15至0.20重量%。在本发明的一个有利的实施方案中,硅含量为0.03至0.15重量%且优选0.06至0.12重量%。可控且有限的铁和硅含量有助于改善性能之间的折衷。
本发明的产品的合金包含至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素,所述元素(如果选择)的量为,对于Zr为0.05至0.18重量%,对于Mn为0.1至0.6重量%,对于Cr为0.05至0.3重量%,对于Sc为0.02至0.2重量%,对于Hf为0.05至0.5重量%,并且对于Ti为0.005至0.15重量%。
有利地,所选择的元素为铬和钛,其中铬含量为0.15至0.25重量%、优选0.17至0.23重量%且最优选0.18至0.22重量%,并且钛含量为0.01至0.10重量%、优选0.02至0.06重量%。添加钛,可与硼和/或碳结合的钛,有助于控制晶粒结构,特别是在铸造期间。
在另一个实施方案中,所选择的元素为锆和钛,其中锆含量为0.07至0.15重量%、优选0.08至0.13重量%且最优选0.09至0.12重量%,并且钛含量为0.01至0.10重量%、优选0.02至0.06重量%。
其他元素为不可避免的杂质,其含量各自保持小于或等于0.05重量%且总计小于或等于0.15重量%。
有利地,合金为AA7010、AA7012、AA7022、AA7122、AA7023、AA7032、AA7033、AA7040、AA7140、AA7050、AA7050A、AA7150、AA7250、AA7075、AA7175、AA7475,且优选AA7010、AA7050、AA7075、AA7175和AA7475。
然后,制造本发明的薄板的方法包括以下步骤:浇铸,任选的均质化,热轧和任选的冷轧,固溶热处理,淬火,任选的矫直和/或可控的拉伸,热处理和时效处理。
将所制备的液态金属熔池铸造成轧制锭的形式。
然后,将轧制锭任选地在450℃至500℃的温度下均质化。均质化时间优选为5至60小时。有利地,均质化温度为至少460℃。在一个实施方案中,均质化温度低于490℃。
在均质化之后,通常将轧制锭冷却至环境温度,然后预热以进行热变形。预热的目的是达到热轧入口温度,该温度优选为350至450℃,以允许通过热轧变形。
进行热轧,以获得典型厚度为3至8mm的板材。
热轧之后,可任选地冷轧所获得的板材,以特别是获得0.4至4mm的最终厚度。最终厚度优选为至多3.0mm且更优选至多2.5mm。有利地,最终厚度为至少0.5mm且优选至少0.8mm。
然后将所获得的板材在450至515℃下固溶热处理。固溶热处理可在炉中逐板进行,在该实施方案中,固溶时间有利地为1分钟至1小时。在另一个实施方案中,固溶热处理在连续处理线上进行,在该实施方案中,固溶时间有利地为5秒至1分钟。然后将经固溶热处理的板材淬火。有利地,使用水进行淬火,水的温度为20至60℃且优选30至50℃。
本领域技术人员已知的是,固溶热处理的精确条件必须基于厚度和组成选择,以将硬化元素置于固溶体中。
然后可通过矫直和/或可控的拉伸使板材进行冷变形,其中永久变形率为至少0.5%且小于3%。
然后进行热处理,其中所述板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,且优选达到80至100℃的温度保持10至14小时;120℃和100℃的指定温度为板材在热处理期间可达到的最高温度。在本发明的其他实施方案中,板材达到的最高温度为110℃或105℃或95℃或90℃。在一个实施方案中,热处理在连续固溶热处理和淬火线的出口处进行。在该实施方案中,在淬火之后,将板材再加热至足够的温度,以确保在卷取后,板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,且优选达到80至100℃的温度保持10至14小时;有利地,将板材在淬火后冷却至20至40℃的温度,并再加热至70至90℃的温度,然后缓慢冷却以确保温度在至少60℃的温度下保持至少10小时。最后,将经热处理的产品在环境温度下时效处理至少30天。
本发明人已发现,如果热处理太短和/或如果其温度不足,则板材的机械性能太不稳定。优选地,在时效处理步骤期间,Rp0.2(TL)的变化小于15MPa、优选小于10MPa且最优选小于7MPa。此外,本发明人已发现,如果热处理太短和/或如果其温度不足,则板材的机械性能不允许令人满意地成型,特别是冷成型。如果热处理时间太长和/或如果其温度太高,则板材的机械性能稳定,但机械强度太高和/或成型性太低,以致于无法令人满意地进行成型和组装操作。
在本发明的一个有利的实施方案中,在时效处理步骤之后,
h)对所述板材进行成型操作,其中局部变形率达到至少2%,
i)优选通过焊接或铆接,将成型板组装在机动车的白车身上,
j)进行烘烤,其中使所述板材达到160至200℃且优选170至190℃的温度保持15分钟至1小时。
在一个实施方案中,成型操作通过在150至250℃的温度下冲压进行。该实施方案对于变形率显著、通常局部达到至少5%的成型特别有利。
在另一个实施方案中,成型操作通过在环境温度下轧制或弯曲或冲压进行,这特别是在变形率较小、通常局部小于5%的情况下是有利的。
通过本发明的方法获得的产品特别适于与其他产品、特别是由铝制成的产品进行铆接操作。有利地,可将本发明的产品与O状态下的AA5182合金铆接,而使产品在交叉拉伸测试期间不开裂并获得高的静态耐久性、特别是大于150daN的静态耐久性。
通过本发明的方法可获得的轧制产品提供了性能Rp0.2(TL)和A%(TL)的组合,使得A%(TL)≥-0.05Rp0.2(TL)+40且A%(TL)等于至少17%且优选至少18%。由于所用测试件的宽度为20mm,长度为80mm,即符合标准EN ISO 6892-1的表B.1的类型2,因此伸长率也可记录为A80%(TL)。
有利地,本发明的轧制产品在方向TL上的r/t比——根据标准ASTM E290-97a和FLTM BB114-02测定的弯曲半径(r)与板材厚度(t)(以mm表示)之间的关系——为至多2.25且优选至多2.0。在一个实施方案中,本发明的轧制产品的弹性极限Rp0.2(TL)为至少370MPa且优选至少380MPa,并且断裂伸长率A%(TL)为至少19%且优选至少20%。在另一个实施方案中,本发明的轧制产品的弹性极限Rp0.2(TL)为至少430MPa且优选至少440MPa,并且断裂伸长率A%(TL)为至少18%且优选至少19%。
有利地,本发明的轧制产品的机械性能在热处理之后在环境温度下时效处理30天后获得。
在烘烤步骤之后本发明的产品的机械性能(通常可在油漆烘烤期间进行)特别有利。有利地,本发明的产品在烘烤后的弹性极限Rp0.2(TL)为至少450MPa、优选至少470MPa且最优选至少490MPa,并且断裂强度Rm(TL)为至少510MPa、优选至少530MPa且最优选至少540MPa。
本发明的轧制产品在烘烤后的耐应力腐蚀性高。应力腐蚀通常通过这样的测试来评估,其中应力通过4点弯曲达到弹性极限的75%获得且测试条件由ASTM G85定义。有利地,本发明的产品在烘烤后15天之前且优选30天之前不显示任何应力腐蚀开裂。
通过本发明的方法可获得的轧制产品或本发明的轧制产品用于制造机动车的用途是有利的,特别是对于结构零件,通常是防破坏(anti-intrusion)结构零件。
实施例
实施例1
在该实施例中,制备了液态金属合金熔池,其组成提供在表1中。由该液态金属熔池铸造轧制锭。
将所述轧制锭进行热轧和冷轧以得到厚度为1.5mm的板材。将所获得的板材在480℃下固溶热处理10分钟,然后淬火。
表1.铸造合金的组成,以重量%计
Si | Fe | Cu | Mg | Zn | Cr | Ti |
0.06 | 0.09 | 1.55 | 2.64 | 6.02 | 0.19 | 0.02 |
如表2所示,进行各种热处理,并在等待0至90天后测量机械性能。在该等待时间之后,烘烤处理在185℃下进行20分钟(模拟油漆烘烤),并且还测量了机械性能。
表征了在TL方向(长横向方向)上的静态机械性能,并提供在表2中。所用测试件的宽度为20mm,长度为80mm,即符合标准EN ISO 6892-1的表B.1的类型2。
表2-静态机械性能
还根据标准ASTM E290-97a和“福特实验室测试方法”(FLTM)BB114-02测量了L方向和TL方向上的弯曲半径以及相应的r/t比。结果提供在表3中。
表3-弯曲测试结果
实施例2
在该实施例中,制备了液态金属合金熔池,其组成提供在表4中。由该液态金属浴熔池铸造轧制锭。将轧制锭在475℃下均质化19小时。
将所述轧制锭进行热轧和冷轧以得到厚度为1.5mm的板材。将所获得的板材在直通式炉中在500℃下固溶热处理25秒,然后用20℃的水淬火至环境温度,然后以0.2%的伸长率矫直。
表4.铸造合金的组成,以重量%计
Si | Fe | Cu | Mg | Zn | Cr | Ti |
0.10 | 0.17 | 1.52 | 2.61 | 5.88 | 0.19 | 0.02 |
然后通过将板材再加热至80℃进行热处理,然后将其卷绕成卷材并在60℃以上的温度下保持10小时,然后等待4至62天后测量机械性能。在该等待时间之后,烘烤处理在185℃下进行20分钟(模拟油漆烘烤),并且还测量了机械性能。
表征了TL方向上的静态机械性能,并提供在表5中。所用测试件的宽度为20mm,长度为80mm,即符合标准EN ISO 6892-1的表B.1的类型2。
表5-静态机械性能
实施例3
在该实施例中,测试了厚度为1.2mm的AA5182合金板与实施例2中厚度为1.5mm的板材的铆接组件。将所述板材在200℃下处理1分钟以模拟冲压成型操作。为进行比较,还测试了与已在120℃下热处理24小时的AA7075合金板的组件。
使用购自Henrob的长度为4.5mm的参考K50E46AM铆件和参考基质EHG14032以5182O 1.2mm/7XXX 1.5mm的配置制备组件,施加65至85kN的力使铆件的头部与组件(51820 1.2mm)上部的板达到基本上0mm的齐平。
如图2所示,对于本发明的板材,未检测到裂纹。如图3所示,对于已在120℃下进行24小时热处理的7075合金板,观察到裂纹。
此外,通过剪切测试或交叉拉伸测试测试了含本发明的板材的组件的机械性能。
结果提供在表6中。
表6-铆接组件的机械性能。
上述铆件的配置5182O 1.2mm/本发明1.5mm在交叉拉伸测试期间没有显示出任何裂纹,并具有良好的静态耐久性、特别是大于150daN的静态耐久性。
Claims (15)
1.制造基于铝合金的轧制产品的方法,所述轧制产品特别是用于汽车工业,其中依序地,
a)制备铝基合金液态金属熔池,所述铝基合金包含4至7重量%的Zn,1.0至3.0重量%的Cu,1.5至3.5重量%的Mg,至多0.50重量%的Fe,至多0.40重量%的Si,至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素,如果选择,所述元素的量为,对于Zr为0.05至0.18重量%,对于Mn为0.1至0.6重量%,对于Cr为0.05至0.3重量%,对于Sc为0.02至0.2重量%,对于Hf为0.05至0.5重量%,对于Ti为0.005至0.15重量%,其他元素各自至多0.05重量%且总计至多0.15重量%,其余为铝,
b)由所述液态金属熔池铸造轧制锭,
c)任选地,将所述轧制锭均质化,
d)热轧并任选地冷轧所述轧制锭,以得到板材,
e)对所述板材进行固溶热处理和淬火,
f)任选地,将所述经淬火的板材进行矫直和/或进行可控的拉伸,其累积变形率为至少0.5%且小于3%,
g)进行热处理,其中所述板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,
h)将所述经热处理的板材在环境温度下时效处理至少30天。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述板材的厚度为0.4至4mm且优选0.8至3mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中在步骤g)的热处理期间,所述板材达到80至100℃的温度保持10至14小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中步骤g)的热处理在连续固溶热处理和淬火线的出口处进行,所述板材被再加热至足够的温度以确保在卷取后,板材达到60至120℃的温度保持8至16小时,且优选达到80至100℃的温度保持10至14小时。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述板材在淬火后冷却至20至40℃的温度,并再加热至70至90℃的温度,然后缓慢冷却以确保温度在至少60℃的温度下保持至少10小时。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中使用水进行淬火,水的温度为20至60℃且优选30至50℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述合金为AA7010、AA7012、AA7022、AA7122、AA7023、AA7032、AA7033、AA7040、AA7140、AA7050、AA7050A、AA7150、AA7250、AA7075、AA7175、AA7475中的一种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中在步骤h期间,Rp0.2(TL)的变化小于15MPa、优选小于10MPa且最优选小于7MPa。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中在步骤h之后,
i)对所述板材进行成型操作,其中局部变形率达到至少2%,
j)优选通过焊接或铆接,将成型板组装在机动车的白车身上,
k)进行烘烤,其中使所述板材达到160至200℃且优选170至190℃的温度保持15分钟至1小时。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述成型操作通过在150至250℃的温度下冲压进行。
11.根据权利要求9所述的方法,其中所述成型操作通过在环境温度下断面成型或弯曲或冲压进行。
12.可通过根据权利要求1至8中任一项所述的方法获得的轧制产品,其提供性能Rp0.2(TL)和A%(TL)的组合,使得A%(TL)≥-0.05Rp0.2(TL)+40且A%(TL)等于至少17%。
13.根据权利要求12所述的轧制产品,其中方向TL上的r/t比为至多2.25且优选至多2.0,所述r/t比为根据标准ASTM E290-97a和FLTM BB114-02测定的以mm表示的弯曲半径r与板材厚度t之间的比。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的轧制产品,其提供性能Rp0.2(TL)和A%(TL)的组合,所述组合选自至少370MPa的Rp0.2(TL)和至少19%的A%(TL),或至少430MPa的Rp0.2(TL)和至少18%的A%(TL)。
15.可通过根据权利要求1至11中任一项所述的方法获得的轧制产品或根据权利要求12至14中任一项所述的轧制产品用于制造机动车的用途。
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BR112017021490B1 (pt) * | 2015-10-30 | 2022-03-15 | Novelis Inc | Liga de alumínio, produto que compreende a liga de alumínio e método para produzir um produto de metal |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113684404A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-23 | 玉林师范学院 | 一种原位生成氧化铝陶瓷强化铝合金复合材料及其制备方法 |
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