CN114058885B - 6xxx系铝合金板材及其制备方法和焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种6XXX系铝合金板材及其制备方法和焊接方法。所述铝合金板材按质量百分比计的成分如下：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.1～0.25％；Si：0.65～0.95％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，其中按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg和Si元素重量百分含量之和为1.2～1.7％。本发明的技术方案有效调控了团簇与析出相尺寸、分布，大幅提高了板材烘烤硬化及焊接性能，所得的板材可广泛用作汽车6XXX铝合金结构件。

Description

6XXX系铝合金板材及其制备方法和焊接方法
技术领域
本发明涉及铝合金制造领域，具体而言，涉及一种6XXX系铝合金板材及其制备方法和焊接方法。
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。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。铝合金以其比强度和比刚度高、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覆盖件、结构件板材，需要具有较低的初始屈服强度保证良好的成形性能，以及高烘烤硬化性能，满足强度要求。常规的汽车用6XXX如6014、6016、6022等铝合金板材，对固溶、预时效后初始T4P状态下的板材成形性能要求较高，6014、6016初始屈服强度控制在130MPa以下，6022板材控制在140MPa以下，但是对烘烤后的强度要求并不高，一般约为200MPa左右，烤漆增量约80MPa即可满足性能的要求。但是针对强度要求更高的零部件，传统合金无法满足强度要求。近年来，围绕着如何提高6XXX车身板的烘烤性能进行了大量的研究。
CN 1237195 C号中国专利公开了一种高强可焊的6XXX铝合金板材及其制造方法，其主要应用于飞机蒙皮，初始强度极高，完全不适用于汽车所涉及的应用场景。
CN 112195376 A号中国专利中公开了一种高强度汽车车身用6XXX系铝合金板材及其制备方法，但其所述的板材主要针对外板，Cu、Mn含量较低，且有中间退火，采用了两次冷轧，两次预时效，工艺复杂，烘烤后屈服强度较低。
CN 109868398 B号中国专利提出了一种高翻边性能的6XXX系铝合金板材及其制备方法，但其主要是通过中间退火工艺，调控翻边性能。
CN 101545083 B号中国专利提出了提高6XXX系铝合金薄板加工成形与烘烤硬化性能的热处理方法，其在是通过固溶后二次预时效获得高烘烤硬化，且第一级预时效工艺在工业生产中不易实现。
CN 109055698 A号中国专利提出了适用于汽车车身的6XXX铝合金及车身板制备工艺，主要是通过30～35min的烘烤实现的，较各主机厂常规烘烤185℃保温20min的评价方式延长了10～15min，不符合多数主机厂的评价体系。
CN 103173661 B号中国专利提出了一种汽车车身用铝合金板材及其制备方法，主要是通过添加Zn元素实现的，且采用了中间退火，工艺复杂。
总之，目前现有技术中制备的6XXX铝合金板材大多无法满足强度要求更高的汽车零部件的使用要求，烘烤性能较差，主要是无法兼顾较低的初始屈服强度和更高的烘烤后屈服强度，且烤漆增量较低。或者，需要引入额外制造工序，流程复杂。因此，如何在较简单的工序下进一步改善6XXX铝合金板材的上述性能，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种6XXX系铝合金板材及其制备方法和焊接方法，以解决现有技术中的6XXX系铝合金板材烘烤性能不足，或者工序复杂的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种6XXX系铝合金板材的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，将6XXX系铝合金的原料混合并熔融铸锭，得到铝合金铸锭；其中，按重量百分比计铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.1～0.25％；Si：0.65～0.95％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.2～1.7％；步骤S2，依次对铝合金铸锭进行均匀化处理、热轧、冷轧，得到冷轧卷材；步骤S3，将冷轧卷材依次进行固溶、淬火和第一次矫直处理，得到一次矫直卷材；其中，第一次矫直处理过程中的塑性变形量为0.4～1.5％；步骤S4，对一次矫直卷材进行预时效处理，得到预时效卷材；步骤S5，将预时效卷材依次进行开卷、第二次矫直处理、切片，得到6XXX系铝合金板材；其中，第二次矫直处理过程中的塑性变形量＜0.2％；6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸后185℃烘烤20min的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa；MIG焊接强度系数大于70％。
进一步地，按重量百分比计铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.15～0.25％；Si：0.65～0.95％的；Fe：0.20～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％；更优选地，按重量百分比计铝合金成分为：Mg：0.55～0.77％；Cu：0.50～0.65％，Mn：0.50～0.60％；Cr：0.20～0.25％；Si：0.65～0.79％；Fe：0.30～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％。
进一步地，均匀化处理的过程中，均匀化温度为550～570℃，均匀化时间为6～10h。
进一步地，热轧过程中的开轧温度为540～560℃，热轧卷材厚度为5.5～7.5mm。
进一步地，冷轧过程中的卷材厚度为1.5～3.0mm。
进一步地，固溶和淬火步骤在气垫式连续退火炉中进行，将冷轧卷材在540～580℃下保温0.5～3min，然后以＞50℃/s的冷却速度水冷至室温。
进一步地，待淬火步骤结束后，在5min之内对淬火后的冷轧卷材进行第一次矫直处理。
进一步地，预时效处理步骤包括：将一次矫直卷材在60～80℃下保温6～10h，得到预时效卷材。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述制备方法制备得到的6XXX系铝合金板材，其中，6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸及185℃烘烤20min后的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa；MIG焊接强度系数大于70％。
根据本发明的另一方面，进一步提供了上述6XXX系铝合金板材的焊接方法，其特征在于，6XXX系铝合金板材采用的焊接方式为冷金属过渡复合脉冲焊接，焊丝合金牌号为ER5B06，焊接热输入区间为950～1050J/cm。
相比于现有技术，本发明的创新性及技术进步主要体现在：
1、相比传统6XXX系铝合金汽车板材，本发明改变了铝合金成分，优化了Mg和Si的含量及二者的原子百分比之比，并添加了适量的Mn和Cu，辅以后续的工序，使得这些元素相互作用，起到了合理调控析出过程的目的，充分发挥了析出强化作用，烘烤后屈服强度较由传统6xxx汽车板材约200MPa大幅提高至280MPa以上；并通过控制Mn及Cr元素的含量调控，缩小焊接热影响区范围，较高的Fe容限有利于汽车用铝合金板材的同级回收再制造。
2、不同于传统铝合金板材生产过程中只在开卷前进行一次平整板型的矫直处理，本发明先后使用了两次矫直工序，起到平整板型目的的同时，不使初始屈服强度升高，但大幅提高烤漆增量，由传统6XXX汽车板材约80MPa大幅提高至120MPa以上。第一次矫直处理在预时效处理前进行，通过适当提高塑性变形量，增加了后续预时效处理过程中团簇的析出数量，并不使材料初始屈服强度升高，但大幅提高了烤漆增量。第二次矫直处理在预时效之后进行，通过严格控制该过程中的塑性变形量，在平整板型的同时，减小预时效后矫直对板材强提升的不利影响。
3、本发明取消了传统6XXX系汽车板生产过程中所需的中间退火工序，简化了生产流程，提升效率、降低成本，节能减排。本发明在大幅提升性能的同时，无需引入其他额外的处理工序，无需新增设备，利于排产，在工业中容易实现，满足工业化生产需要。
总之，本发明从成分和工艺两方面同时入手进行针对性开发，有效调控了团簇与析出相尺寸、分布，从而有效改善了6XXX系铝合金板材的烘烤硬化性能，在更为简单的生产工序下制备得到了初始屈服强度较低、烘烤后屈服强度较高，且烤漆增量较大、焊接性能良好的优质6XXX系铝合金板材，可广泛用作汽车6XXX铝合金结构件。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例1的6XXX系铝合金板材均匀化后的SEM照片；
图2示出了比较例3的6XXX系铝合金板材均匀化后的SEM照片；
图3示出了比较例7的6XXX系铝合金板材均匀化后的SEM照片；
图4示出了(a)实施例1、(b)比较例7，(c)比较例8的6XXX系铝合金板材焊接后金相照片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
术语解释：
重量百分比：某合金成分质量(重量)占总质量的百分比。
原子百分比：某种元素的原子数目占总原子数的百分比。
屈服强度：铝合金发生屈服现象时的屈服极限，规定以产生0.2％残余变形的应力值为其屈服极限。通过单向拉伸试验获得应力-应变曲线，并通过曲线获得屈服强度数据。
初始状态屈服强度：经熔铸、均匀化、热轧、冷轧、固溶、一次矫直、预时效、二次矫直、切片后所获成品板材。成品板材在室温停放7天后，通过单向拉伸试验测试力学性能获得屈服强度。
烘烤后屈服强度：成品板材在室温停放7天后，通过单向拉伸机对成品板材进行2％预拉伸处理，之后在185℃油浴炉中保温20min，模拟主机厂实际生产过程中的烘烤过程。通过单向拉伸试验测试烘烤状态下的屈服强度。
烤漆增量：烘烤后屈服强度与初始状态屈服强度差值。
矫直过程中的塑性变形量：外力作用下卷材产生形变，在去除外力后，弹性变形部分消失，不能恢复而保留下来的变形部分。对于第一次矫直处理，包括但不限于拉弯矫、拉矫、辊矫等各种形式矫直方式；对于第二次矫直处理，包括但不限于辊矫、拉弯矫、拉矫等各种形式矫直方式。
焊接系数：本发明所涉及的MIG焊接方法，是将板材处理平整，采用对接方式进行焊接，在整个焊道中间部位取样，采用机械加工方式去除上下余高与母材等厚度后加工拉伸试样，在拉伸试验机上进行拉伸强度试验，检测材料焊接性能，焊接系数等于接头强度比母材强度。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的6XXX系铝合金板材烘烤性能不足，或者生产工序复杂。烘烤性能方面，主要考察的是初始屈服强度、烘烤后的屈服强度以及烤漆增量，较低的初始屈服强度有利于成型，烘烤后的高屈服强度则有利于零部件的强度提高，同时，烤漆增量更高，也表明铝合金烘烤后的强度更高，同时具备优良的焊接性能。总之，本发明的目的就是为了在工序简单的基础上制备得到烘烤性能更佳的6XXX系铝合金板材，使其满足成型、强度、可焊等多重要求。
为了解决上述问题，本发明提供了一种6XXX系铝合金板材的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，将6XXX系铝合金的原料混合并熔融铸锭，得到铝合金铸锭；其中，按重量百分比计铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.1～0.25％；Si：0.65～0.95％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.2～1.7％；步骤S2，依次对铝合金铸锭进行均匀化处理、热轧、冷轧，得到冷轧卷材；步骤S3，将冷轧卷材依次进行固溶、淬火和第一次矫直处理，得到一次矫直卷材；其中，第一次矫直处理过程中的塑性变形量为0.4～1.5％；步骤S4，对一次矫直卷材进行预时效处理，得到预时效卷材；步骤S5，将预时效卷材依次进行开卷、第二次矫直处理、切片，得到6XXX系铝合金板材；其中，第二次矫直处理过程中的塑性变形量＜0.2％；6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸后185℃烘烤20min的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa；MIG焊接强度系数大于70％。
相比于现有技术，本发明的创新性及技术进步主要体现在：
1、相比传统6XXX系铝合金汽车板材，本发明改变了铝合金成分，优化了Mg和Si的含量及二者的原子百分比之比，并添加了适量的Mn和Cu，辅以后续的工序，使得这些元素相互作用，起到了合理调控析出过程的目的，充分发挥了析出强化作用，烘烤后屈服强度较由传统6xxx汽车板材约200MPa大幅提高至280MPa以上；并通过控制Mn及Cr元素的含量调控，缩小焊接热影响区范围，较高的Fe容限有利于汽车用铝合金板材的同级回收再制造。
2、不同于传统铝合金板材生产过程中只在开卷前进行一次平整板型的矫直处理，本发明先后使用了两次矫直工序，起到平整板型目的的同时，不使初始屈服强度升高，但大幅提高烤漆增量，由传统6XXX汽车板材约80MPa大幅提高至120MPa以上。第一次矫直处理在预时效处理前进行，通过适当提高塑性变形量，增加了后续预时效处理过程中团簇的析出数量，并不使材料初始屈服强度升高，但大幅提高了烤漆增量。第二次矫直处理在预时效之后进行，通过严格控制该过程中的塑性变形量，在平整板型的同时，减小预时效后矫直对板材强提升的不利影响。
3、本发明取消了传统6XXX系汽车板生产过程中所需的中间退火工序，简化了生产流程，提升效率、降低成本，节能减排。本发明在大幅提升性能的同时，无需引入其他额外的处理工序，无需新增设备，利于排产，在工业中容易实现，满足工业化生产需要。
总之，本发明从成分和工艺两方面同时入手进行针对性开发，有效调控了团簇与析出相尺寸、分布，从而有效改善了6XXX系铝合金板材的烘烤硬化性能，在更为简单的生产工序下制备得到了初始屈服强度较低、烘烤后屈服强度较高，且烤漆增量较大、焊接性能良好的优质6XXX系铝合金板材，可广泛用作汽车6XXX铝合金结构件。
为了进一步发挥Mg、Si、Mn和Cu的析出强化作用，从而进一步改善铝合金板材的烘烤性能，在一种优选的实施方式中，按重量百分比计铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.15～0.25％；Si：0.65～0.95％的；Fe：0.20～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％；更优选地，按重量百分比计原料包括：Mg：0.55～0.77％；Cu：0.50～0.65％，Mn：0.50～0.60％；Cr：0.20～0.25％；Si：0.65～0.79％；Fe：0.30～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％。或者，按重量百分比计原料包括：Mg：0.55～0.80％；Cu：0.50～0.80％，Mn：0.35～0.60％；Cr：0.15～0.25％；Si：0.65～0.90％；Fe：0.20～0.25％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.70％。
最优选地，按重量百分比计，铝合金成分为0.55％的Mg，0.50％的Cu，0.60％的Mn，0.25％的Cr，0.65％的Si，0.20％的Fe以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为1.0，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20％；或者，铝合金成分为0.80％的Mg，0.67％的Cu，0.48％的Mn，0.21％的Cr，0.90％的Si，0.25％的Fe以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为1.04，Mg与Si的重量百分含量之和为1.7％；或者，铝合金成分为0.68％的Mg，0.80％的Cu，0.35％的Mn，0.15％的Cr，0.85％的Si，0.20％的Fe以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9，Mg与Si的重量百分含量之和为1.53％；或者，铝合金成分为0.74％的Mg，0.65％的Cu，0.52％的Mn，0.20％的Cr，0.79％的Si，0.22％的Fe以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.56％。
如前文所述，本发明在预时效处理前进行第一次矫直处理，通过严格控制塑性变形量，调控了后续预时效处理过程中团簇的析出行为，然后通过预时效过程的恢复作用，保证了较低的初始屈服强度，同时大幅提高了烤漆增量。为了更充分地发挥这一作用，以便进一步改善上述功效，在一种优选的实施方式中，待淬火步骤结束后，在5min之内对淬火后的冷轧卷材进行第一次矫直处理。
在一种优选的实施方式中，均匀化处理的过程中，均匀化温度为550～570℃，均匀化时间为6～10h。
在一种优选的实施方式中，热轧过程中的开轧温度为540～560℃，热轧卷材厚度为5.5～7.5mm。采用上述工艺条件，能够进一步抑制Mg2Si团簇析出，进一步减少固溶体中的溶质原子消耗，有利于进一步提高铝合金板材的烤漆增量。更优选地，根据不同车型不同零部件的厚度需求，冷轧过程中的板材厚度可灵活调整在1.5～3.0mm之间。
固溶处理的目的是为了将合金加热到高温区恒温保持，使过剩Mg2Si相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。这一过程同时发生了再结晶，使板材得到充分软化。为了进一步发挥这一功效，在一种优选的实施方式中，固溶和淬火步骤在气垫式连续退火炉中进行，将冷轧卷材在540～580℃下保温0.5～3min，然后以＞50℃/s的冷却速度水冷至室温。固溶处理在连退线上完成，高温、短时固溶处理，能够保证Mg2Si相迅速回溶的同时不使晶粒过度长大，从而保证板材具有更优异的性能，且工艺稳定，单卷各位置、各批次性能均一。
为了更充分地发挥预时效过程的恢复作用，从而进一步降低铝合金板材的初始屈服强度并进一步提高烤漆增量，优选上述预时效处理步骤包括：将一次矫直卷材在60～80℃下保温6～10h，得到预时效卷材。
在实际生产过程中，首先将纯铝、各种中间合金按成分配比进行熔化，然后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直接出炉热轧；热轧完成后，对所得热轧板进行冷轧；得到的冷轧板材经固溶、水淬处理后进行第一次矫直处理，之后进行预时效处理，最后开卷、第二次矫直、切片，即可获得成品板材。
根据本发明的另一方面，还提供了一种6XXX系铝合金板材，其由上述制备方法制备得到。该6XXX系铝合金板材具有优异的烘烤硬化性能，兼顾了成型性能和强度性能，优选地，该6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸及185℃烘烤20min后的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa，MIG焊接强度系数大于70％。
此外，本发明还提供了上述6XXX系铝合金板材的焊接方法，采用的焊接方式为冷金属过渡复合脉冲焊接，焊丝合金牌号为ER5B06，焊接热输入区间为950～1050J/cm。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
首先将纯铝、各种中间合金按表1中的成分配比进行熔化，然后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直接出炉热轧；热轧完成后，对所得热轧卷材进行冷轧；得到的冷轧卷材经固溶、水淬处理后进行第一次矫直处理，之后进行预时效处理，最后开卷、第二次矫直、切片，即可获得成品板材。对板材进行焊接，焊接方式为MIG焊接。
表1
Figure BDA0003358046510000071
不同实施例和比较例所采用的合金原料及各工序中的工艺条件见表2：
表2
Figure BDA0003358046510000081
成品板材在室温停放7天后分别测试力学性能以及烘烤性能，烘烤性能是采用多数主机厂的评价标准，即对成品板进行2％的预拉伸处理，之后在185℃的油浴炉中保温20min，之后水淬至室温后，测试力学性能。测试结果见表3：
表3
Figure BDA0003358046510000082
Figure BDA0003358046510000091
图1示出了根据本发明实施例1的6XXX系铝合金板材均匀化后的SEM照片。
实施例1～2、比较例1～8：按表1中的1#铝合金成分制备实施例1～2，对应合金编号1-1，1-2，及比较例1～8，对应合金编号1-3，1-4，1-5，1-6，1-7，1-8，1-9，1-10，其制备工艺如表2所示，最终成品板的性能如表3所示。实施例1～2所得成品板材力学性能合格。比较例1～8所得成品板材性能不合格，比较例3、比较例5板型不合格。比较例1预时效温度过高，造成初始屈服强度偏高，且消耗了固溶体中的溶质原子，使烤漆增量较低；比较例2未进行预时效，板材停放7天后，由于自然时效影响，初始屈服强度快速升高，且消耗了大量固溶体中的溶质原子，使烤漆增量较低。比较例3与实施例1相比，仅第一次矫直有差异，第一次矫直为0％，未发挥第一次矫直对烤漆增量的提升作用，烤漆强度、烤漆增量不满足要求，且无矫直，板型较差。比较例4与实施例1相比，仅第一次矫直有差异，第一次矫直不足，仅为0.3％，未充分发挥第一次矫直对烤漆增量的提升作用，烤漆强度不满足要求。比较例5与实施例1相比，仅第二次矫直有差异，第二次矫直为0，性能优异，但板型较差，用户不接受。比较例6采用实施例1合金，仅焊接时焊丝有差异，未采用ER5B06合金，焊接系数小于70％。比较例7采用实施例1合金，仅焊接时热输入有差异，热输入过低，产生未焊透缺陷，焊接系数小于70％。比较例8采用实施例1合金，仅焊接时热输入有差异，热输入过高，产生焊缝塌陷，焊接系数小于70％。
实施例3～4、比较例9-10：按表1中的2#铝合金成分制备实施例3～4，对应合金编号2-1，2-2，及比较例3，对应合金编号2-3，其制备工艺如表2所示，最终成品板的性能如表3所示。实施例3～4所得成品板材力学性能合格。比较例9-10所得成品板材力学性能不合格。比较例9与实施例3相比，仅第二次矫直有差异，第二次矫直为0.3％，矫直量过大，造成初始屈服强度显著增高，同时恶化了烤漆增量，造成烤漆增量不足。比较例10铸锭均匀化后，在510℃保温2h后开轧，开轧温度为510℃，在铸锭冷却至开轧温度并保温的过程中，析出大量Mg2Si，如图2所示，消耗了固溶体中的溶质原子，烤漆增量较低，最终烤漆强度较低。
实施例5～6、比较例11：按表1中的3#铝合金成分制备实施例5～6，对应合金编号3-1，3-2，及比较例11，对应合金编号3-3，其制备工艺如表2所示，最终成品板的性能如表3所示。实施例5～6所得成品板材力学性能合格。比较例11所得成品板材力学性能不合格。比较例4矫直量为3％，矫直量过大，初始屈服强度过高，且引入大量位错，使固溶体中的溶质原子在预时效过程中大量析出，消耗了溶质元素，烤漆增量偏低。
实施例7～8、比较例12：按表1中的4#铝合金成分制备实施例7～8，对应合金编号4-1，4-2，及比较例12，对应合金编号4-3，其制备工艺如表2所示，最终成品板的性能如表3所示。实施例3～4所得成品板材力学性能合格。比较例12所得成品板材力学性能不合格。比较例5固溶温度为520℃，热轧以及随后冷却过程中析出的Mg2Si未充分回溶，无法充分发挥溶质原子作用，使烤漆增量偏低，最终烤漆强度偏低。
比较例13～14：按表1中的5#铝合金成分制备比较例13～14，对应合金编号5-1，5-2，其制备工艺如表2所示，最终成品板的性能如表3所示。比较例13～14所得成品板材力学性能不合格。比较例13的Mg、Si含量过高，Mg/Si比过大，Cu含量过低，且预时效后矫直量偏大，初始屈服强度过高，此外，预时效前未进行矫直，烤漆增量偏低。比较例14的Mg、Si含量过高，Mg/Si比过大，Cu含量过低，均匀化为570℃，温度过高，如图3所示，在均匀化过程中发生过烧。
图4示出了(a)实施例1、(b)比较例7，(c)比较例8的6XXX系铝合金板材焊接后金相照片。实施例1的焊接性能合格，比较例7焊接时热输入过低，产生未焊透缺陷，焊接系数小于70％。比较例8焊接时热输入过高，产生焊缝塌陷，焊接系数小于70％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种6XXX系铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1，将6XXX系铝合金的原料混合并熔融铸锭，得到铝合金铸锭；其中，按重量百分比计所述铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.1～0.25％；Si：0.65～0.95％；Fe：≤0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.2～1.7％；
步骤S2，依次对所述铝合金铸锭进行均匀化处理、热轧、冷轧，得到冷轧卷材；
步骤S3，将所述冷轧卷材依次进行固溶、淬火和第一次矫直处理，得到一次矫直卷材；其中，所述第一次矫直处理过程中的塑性变形量为0.4～1.5％；
步骤S4，对所述一次矫直卷材进行预时效处理，得到预时效卷材；
步骤S5，将所述预时效卷材依次进行开卷、第二次矫直处理、切片，得到所述6XXX系铝合金板材；其中，所述第二次矫直处理过程中的塑性变形量＜0.2％；
所述6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸后185℃烘烤20min的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa，MIG焊焊接系数大于70％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计所述铝合金成分为：Mg：0.55～0.85％；Cu：0.50～0.80％；Mn：0.35～0.60％；Cr：0.15～0.25％；Si：0.65～0.95％的；Fe：0.20～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计所述铝合金成分为：Mg：0.55～0.77％；Cu：0.50～0.65％，Mn：0.50～0.60％；Cr：0.20～0.25％；Si：0.65～0.79％；Fe：0.30～0.45％，以及余量的Al，且按原子百分比计Mg/Si为0.9～1.1，Mg与Si的重量百分含量之和为1.20～1.56％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的过程中，均匀化温度为550～570℃，均匀化时间为6～10h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热轧过程中的开轧温度为540～560℃，热轧卷材厚度为5.5～7.5mm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧过程中的卷材厚度为1.5～3.0mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述固溶和所述淬火步骤在气垫式连续退火炉中进行，将所述冷轧卷材在540～580℃下保温0.5～3min，然后以＞50℃/s的冷却速度水冷至室温。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，待所述淬火步骤结束后，在5min之内对淬火后的所述冷轧卷材进行所述第一次矫直处理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述预时效处理步骤包括：将所述一次矫直卷材在60～80℃下保温6～10h，得到所述预时效卷材。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备得到的6XXX系铝合金板材，其特征在于，所述6XXX系铝合金板材的初始屈服强度小于170MPa，经2％预拉伸及185℃烘烤20min后的屈服强度大于280MPa，烤漆增量大于120MPa，MIG焊接强度系数大于70％。
11.根据权利要求10所述的6XXX系铝合金板材的焊接方法，其特征在于，所述6XXX系铝合金板材采用的焊接方式为冷金属过渡复合脉冲焊接，焊丝合金牌号为ER5B06，焊接热输入区间为950～1050J/cm。
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