CN114941091A - 一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 - Google Patents
一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114941091A CN114941091A CN202210472953.2A CN202210472953A CN114941091A CN 114941091 A CN114941091 A CN 114941091A CN 202210472953 A CN202210472953 A CN 202210472953A CN 114941091 A CN114941091 A CN 114941091A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- automobile body
- rolling
- alloy plate
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 123
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 33
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 19
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 14
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 13
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 6
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910019752 Mg2Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- 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
- C22F1/043—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 silicon as the next major constituent
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明涉及一种车身外板用高强度6000系铝合金板材及其制备方法，属于金属材料技术领域，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.80～0.85％、Fe：0～0.20％、Cu：0.04～0.09％、Mn：0.05～0.10％、Mg：0.60‑0.70％、单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al，其制备方法在热轧过程中采用较大的热精轧变形率和较高的热精轧下线卷坯温度，在冷轧过程中进行一次中间退火，并采用进行较长时间的保温。本发明所制备的新型6451高强度板材罗平线可达到1级水平，在烤漆处理后快速时效强化，相较于6016铝合金，本发明所制备的新型6451铝合金板材T4态和T64态的抗拉和屈服强度均有明显的提升，T64态下的布式硬度有明显提升，罗平线等级能够达到1级，耐磨性和表面质量更好。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法。
背景技术
在世界汽车工业日益重视节能、环保的迫切形势下，减轻汽车自重以降低能耗、减少废气排放和提高效率已成为各大汽车企业提高竞争力的重要方向。大量的研究表明，汽车轻量化是汽车节能减排的重要手段，乘用车车重每减少10％，可节油6％-8％，减排4％。，因此，近年来铝合金作为轻质材料在车身上的应用越来越受到青睐。
对于车身外覆盖件，其抗凹性能与材料的板厚和屈服强度有关，要满足汽车车身外覆盖件的抗凹性能，如果材料的强度不够，就要选用较厚的板材，但是这不利于生产成本和节能环保。因此最佳的方法是选用厚度尽可能薄并在烤漆时能获得高强度的材料，材料的烤漆强度的增加，在满足低厚度同时兼具了高抗凹性能，这样才能保证汽车的碰撞安全性又具有良好的燃油经济性。
然而，在满足良好的冲压性能的条件下，要达到强度高实现抗凹性又能兼顾厚度低实现减重效果一直以来是一种挑战。尽管现有的6016、6014等6系铝合金板材已经在汽车外板中得到普遍应用，但仍不满足烤漆后获得更高强度、更好罗平线的要求，抗凹陷性能的不稳定始终是个隐患
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法，综合考虑了表面质量、冲压成形性等方面，针对现在6系铝合金在汽车覆盖件烤漆后未能快速到达高屈服强度、冲压后未获得优良罗平线等突出问题进行了开发研究，通过对铝合金原材料的重量百分比、熔铸、均匀化、热轧、冷轧以及固溶淬火等流程关键工艺参数进行优化，获得了T4P处理后的高强、高塑性铝合金板材，并且烤漆处理后能够快速提高强度，可大大提高了汽车的碰撞安全性能。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种车身外板用6000系铝合金板材，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.80～0.85％、Fe：0～0.20％、Cu：0.04～0.09％、Mn：0.05～0.10％、Mg：0.60-0.70％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
另一方面，本发明还提供一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，包括如下步骤：
A、熔铸：将制备铝合金板材的铝合金原料按照重量百分比进行配料，将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉中精炼，精炼后的铝合金熔体经除气除杂、在线细化后熔铸为铝合金铸锭；
所述铝合金原料的元素组分的重量百分比为根据权利要求1所述的元素组分的重量百分比；
B、锯铣：将铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均匀化热处理：将铝合金铸锭在加热炉中进行均匀化热处理，将铝合金铸锭先升温至560℃保温8～10h；
D、热轧：将均匀化热处理后的铝合金铸锭先进行热粗轧，然后进行热精轧得到5.5mm的铝合金板材，终轧温度为320℃±10℃；
E、一次冷轧：将热轧后的铝合金板材进行冷轧，铝合金板材下线厚度为2.5mm；
F、中间退火：将冷轧后的铝合金板材进行中间退火，退火温度为420℃，保温2h；
G、二次冷轧：将中间退火后的铝合金板材冷却至20-25℃，进行二次冷轧，铝合金板材下线厚度为1mm；
H、固溶淬火：在淬火炉将二次冷轧后的铝合金板材进行热处理，以5℃/s的速度升温至546℃，保温10s，炉气温度为555℃，然后进行水冷，以25-35℃/s的速度降到150℃，然后风冷至20-25℃；
I、预时效：将固溶处理后的铝合金板材进行预时效，铝合金板材出炉温度控制在85℃-95℃，并空冷至20-25℃。
本公开的一些实施例中，步骤A中铝合金原料融化过程中开启电磁搅拌，精炼过程使用Cl-Ar混合气体进行精炼后，通过Al-Ti-B丝细化剂细化，并经过除气、深床过滤后进行扁锭半连续铸造，获得铝合金梯形扁锭。
本公开的一些实施例中，步骤B中铝合金铸锭引头端至少切除200mm，浇口端至少切除100mm，每个面都要进行铣面。
本公开的一些实施例中，步骤C中加热炉为推进式燃气加热炉。
本公开的一些实施例中，步骤D中，热初轧后得到40mm的中间坯。
本公开的一些实施例中，步骤E中轧制道次为：5.5mm-3.4mm-2.5mm。
本公开的一些实施例中，步骤F中采用燃气循环加热箱式炉进行退火。
本公开的一些实施例中，步骤G中轧制道次为：2.5mm-1.3mm-1.0mm。
本公开的一些实施例中，步骤H中所述淬火炉为气垫式淬火炉，采用连续式退火热处理。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过优化铝合金原料成分、调整工艺参数开发出了新型6000系铝合金板材，即新型6451铝合金板材，获得了T4P处理后的高强、高塑性铝合金板材，并且在烤漆处理后快速时效强化，提高屈服强度，相较于传统的6016铝合金，本发明所制备的新型6451铝合金板材T4态和T64态的抗拉和屈服强度均有明显的提升，同时具备较6016合金相比更优的罗平线等级，能够达到罗平线等级1，并且布式硬度(BH)同样由明显提升，更加适用于汽车覆盖件的应用，对于其他领域6000系高强铝合金的开发及研究具有一定的参考意义。
2、本发明通过优化合金成分，调整Mg、Si的含量，含量为0.60-0.70％约为6016中Mg含量的一倍，在时效时，可形成更多的Mg、Si溶质原子聚集团GP区，随着温度升高会转变成更多的亚稳的β"相，β"相与基体共格，长大到一定尺寸时在c轴方向上引起的弹性共格应变场最大，产生的弹性应力最大，应力场遍布整个基体，此时强化效果最明显，通常β"相的体积分数随着铝合金化学成分和时效条件而改变，所以对于合适的化学成分和时效条件可以在烤漆有限的时间内将强度快速提升，此发明突破了AA6016铝合金在烤漆后强度只能达到中等水平的瓶颈，同时也具备优良的冲压成型性。
3、传统的6000系铝合金冲压后表面产生的罗平线缺陷主要是由于沿着轧制方向的再结晶织构和高斯织构的异常排列造成。在冲压过程中，样品表面某一区域的晶粒由于取向统一的原因，会呈现向同一方向旋转、变形的现象，导致宏观上表现出表面凹凸不平。
本发明为了改善成品的织构比例和分布，降低和优化成品中的晶粒取向，创造性地联合采取了两项措施：第一，在保证热轧坯料表面质量的情况下，采用较大的精轧变形率和较高的精轧下线卷坯温度，以期热轧卷坯的再结晶过程更加充分，以使各型织构分布更加均匀；第二，在冷轧过程中进行第一次中间退火，采用燃气循环加热箱式炉的加热速度慢，保温时间久的特点，促进了合金中弥散析出的亚微米级Al(FeMn)Si和Mg2Si金属间化合物进一步粗化，此时，颗粒刺激形核(PSN)占据主导地位，形成了比较弱的织构组态，通常是P{011}<122>织构和旋转立方{001}<310>织构。本发明最终获得的成品与传统的6016合金相比，冲压后表面光滑细腻，未有肉眼可见的罗平线缺陷，表面质量得到明显改善。根据GB/T 33227-2016，本发明的新型6451高强度板材罗平线可达到1级水平，而传统的6016铝合金板材罗平线只能达到2级水平。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例所制备铝合金板材的表面形貌图；
图2为对比例所制备铝合金板材的表面形貌图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
一种车身外板用6000系铝合金板材，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.80～0.85％、Fe：0～0.20％、Cu：0.04～0.09％、Mn：0.05～0.10％、Mg：0.60-0.70％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
具体的，一种车身外板用6000系铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：
熔铸：将制备汽车车身外板的铝合金原料按照重量百分比进行配料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下表：
表1
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | 杂质 | Al |
| 含量 | 0.85 | 0.21 | 0.08 | 0.10 | 0.64 | 0.01 | 余量 |
把按比例配制好的原材料置于熔炼炉中进行熔炼，并用电磁搅拌棒不断搅拌使成分更均匀。在随后的保温炉中使用Cl-Ar混合气体进行精炼并调整成分。成分合格则通过Al-Ti-B丝细化、除气、深床过滤后进行扁锭半连续铸造(DC铸造)，获得铝合金梯形扁锭。
锯铣：在该工序确保铣面彻底，浇口端和引头端切除完全，引头端至少切除200mm，浇口端至少切除100mm，每个面都要铣面、保证铸锭质量。
均匀化：采用推进式燃气加热炉进行均匀化处理，均热时金属温度达到升温到560℃保温10h。
热轧：将均匀化后铸锭先进行热粗轧，轧制的中间坯厚度为40mm，然后进行热精轧，精轧总压下率＞86％，最终热精轧下线厚度5.5mm，终轧温度为320℃±10℃。
冷轧+中退：严格按照工艺安排道次进行冷轧，箱式退火严格执行规定热处理制度。轧制道次：5.5mm-3.4mm-2.5mm-1.3mm-1.0mm，即铝合金板材的厚度从5.5mm经过4个轧制道次后，轧制为1mm，并在轧制厚度为2.5mm时，将铝合金板材送进燃气循环加热箱式炉中进行退火处理，退火温度为420℃，保温2h，且退火前冷轧压下率为54％，退火后冷轧压下率为60％，冷却至室温后继续轧制成品厚度1.0mm。
固溶淬火：将冷轧后的铝合金板材在连退线气垫淬火炉中进行热处理，以5℃/s的速度升温至546℃，保温10s，炉气温度为555℃，然后进行水冷，以25-35℃/s的速度降到150℃，然后风冷至室温。
预时效：从气垫淬火炉出炉的卷材经酸洗后进入预时效炉中进行预时效，卷材出炉温度控制在85℃-95℃，自然空冷至室温。
其中所述室温为20-25℃。
对于汽车外板来说，通常要求良好的冲压变形性能和使用过程中较高的抗凹陷性能，然而6000系铝合金虽然在T4状态下的强度较低利于冲压成形，但是由于强度低，需要通过烤漆工艺实现烘烤硬化来提高强度，但车身构件涂装过程的加热温度不高(通常低于190℃)，保温时间也短(通常小于30min)，短时的时效时间不能充分发挥6000系合金的时效硬化潜力，不能充分强化，无法满足汽车外板的强度要求。因此要开发时效强度快的合金，最大限度地利用涂装加热工艺使铝合金板材快速强化，同时不影响成形性能及表面质量。
发明人研究发现，随着Mg、Si含量的增加以及比例系数的调整，合金时效初期的硬化水平提高，其峰值硬度也同时升高。这是因为影响合金时效的初始硬化水平除了与淬火温度及淬火速度有关，还与溶质原子Mg、Si的含量有关。铝合金在固溶处理时，铝合金中形成了空位，由于冷却速度快，这些空位来不及移出，便被滞留在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大量与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚，Mg、Si溶质原子偏聚形成一种Mg-Si原子集团硬化区。在过饱和固溶体中存在着成分起伏，浓度越高，偏聚现象越明显，可见，增加含Mg量，可以使Mg-Si溶质原子集团的数量增多，硬化区形成越快，合金时效的初始硬化水平越大。
本实施例通过优化铝合金原料成分、调整工艺参数开发出了新型6000系铝合金板材，即新型6451铝合金板材，获得了T4P处理后的高强、高塑性铝合金板材，并且在烤漆处理后快速时效强化，提高屈服强度，相较于传统的6016铝合金，本发明所制备的新型6451铝合金板材T4态和T64态的抗拉和屈服强度均有明显的提升，同时具备较6016合金相比更优的罗平线等级，能够达到罗平线等级1，并且布式硬度(BH)同样由明显提升，更加适用于汽车覆盖件的应用，对于其他领域6000系高强铝合金的开发及研究具有一定的参考意义。
对比例
为了对比烤漆后强度的变化及罗平线的等级，对比例采用车身外板普遍应用的AA6016合金成分，对比例采用的工艺路线为熔铸、锯铣、均匀化、热轧、冷轧(中间退火)、固溶淬火及预时效处理，工艺路径与实施例一致。
将制备汽车车身外板的铝合金原料按照重量百分比进行配料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
一种车身外板用6000系铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：
熔铸：将制备汽车车身外板的铝合金原料按照重量百分比进行配料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
表2
| 元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | 杂质 | Al |
| 含量 | 1.14 | 0.20 | 0.01 | 0.07 | 0.39 | 0.01 | 余量 |
把按比例配制好的原材料置于熔炼炉中进行熔炼，并用电磁搅拌棒不断搅拌使成分更均匀。在随后的保温炉中使用Cl-Ar混合气体进行精炼并调整成分。成分合格则通过Al-Ti-B丝细化、除气、深床过滤后进行扁锭半连续铸造(DC铸造)，获得铝合金梯形扁锭。
锯铣：在该工序确保铣面彻底，浇口端和引头端切除完全，引头端至少切除200mm，浇口端至少切除100mm，每个面都要铣面、保证铸锭质量。
均匀化：采用推进式燃气加热炉进行均匀化处理，均热时金属温度达到升温到560℃保温6h。
热轧：将均匀化后铸锭先进行热粗轧，轧制的中间坯厚度为30mm，然后进行热精轧，精轧总压下率＞80％，最终热精轧下线厚度5mm。
冷轧+中退：严格按照工艺安排道次进行冷轧，箱式退火严格执行规定热处理制度。轧制道次：5mm-3mm-2mm-1.3mm-1.0mm，即铝合金板材的厚度从5mm经过4个轧制道次后，轧制为1mm，并在轧制厚度为2mm时，将铝合金板材送进气垫式箱式炉中进行退火处理，退火温度为420℃，保温20s，且退火前冷轧压下率为60％，退火后冷轧压下率为50％，冷却至室温后继续轧制成品厚度1.0mm。
固溶淬火：将冷轧后的铝合金板材在连退线气垫淬火炉中进行热处理，以5℃/s的速度升温至546℃，保温10s，炉气温度为555℃，然后进行水冷，以25-35℃/s的速度降到150℃，然后风冷至室温。
预时效：从气垫淬火炉出炉的卷材经酸洗后进入预时效炉中进行预时效，卷材出炉温度控制在85℃-95℃，自然空冷至室温。
对比例采用车身外板普遍应用的AA6016合金成分，对比例采用的工艺路线为熔铸、锯铣、均匀化、热轧、冷轧(中间退火)、固溶淬火及预时效处理，工艺路径与实施例一致，但是所采用的合金成分和工艺参数均为常规参数，与实施例不同。
图1为实施例所制备铝合金板材的表面形貌图，图2为对比例所制备铝合金板材的表面形貌图。按照GB/T 33227-2016标准试验对比结果可见，本发明最终获得的成品与传统的6016合金相比，预拉伸10％模拟冲压后表面光滑细腻，未有肉眼可见的罗平线缺陷，表面质量得到明显改善，实施例制备的新型6451高强度板材罗平线可达到1级水平，而传统的6016铝合金板材罗平线只能达到2级水平。
按照GB/T 228-2002，GB/T 5027-2016和GB/T5028-2008标准试验，实施例与对比例力学性能对比结果如表3和表4所示，表3为T4态力学性能对比试验结果，表4为T64态*力学性能对比试验结果，采用2％预拉伸+185℃/20min热处理，相较与对比例，实施例T4态和T64态的抗拉和屈服强度均有明显的提升，同时实施例T4态的延伸率A80和Ag、加工硬化指数n值和塑性应变比r值均与对比例无明显差异，有细微的提升，说明实施例所制备铝合金板材在在满足良好的冲压性能的条件下，还能够达到高强度，实现良好抗凹性并兼顾厚度低，并且实施例T64态下的BH(布式硬度)相较于对比例也有较大的提升，布式硬度的提升能够更好的满足车身外板的耐磨性需求，极大的提升了车身外板的整体性能，能够更好的拓展6000系铝板材的应用范围。
表3
表4
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种车身外板用6000系铝合金板材，其特征在于，由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.80～0.85％、Fe：0～0.20％、Cu：0.04～0.09％、Mn：0.05～0.10％、Mg：0.60-0.70％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
2.一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、熔铸：将制备铝合金板材的铝合金原料按照重量百分比进行配料，将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉中精炼，精炼后的铝合金熔体经除气除杂、在线细化后熔铸为铝合金铸锭；
所述铝合金原料的元素组分的重量百分比为根据权利要求1所述的元素组分的重量百分比；
B、锯铣：将铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
C、均匀化热处理：将铝合金铸锭在加热炉中进行均匀化热处理，将铝合金铸锭先升温至560℃保温8～12h；
D、热轧：将均匀化热处理后的铝合金铸锭先进行热粗轧，然后进行热精轧得到5.5mm的铝合金板材，终轧温度为320℃±10℃；
E、一次冷轧：将热轧后的铝合金板材进行冷轧，铝合金板材下线厚度为2.5mm；
F、中间退火：将冷轧后的铝合金板材进行中间退火，退火温度为420℃，保温2h；
G、二次冷轧：将中间退火后的铝合金板材冷却至20-25℃，进行二次冷轧，铝合金板材下线厚度为1mm；
H、固溶淬火：在淬火炉将二次冷轧后的铝合金板材进行热处理，以5℃/s的速度升温至546℃，保温10s，炉气温度为555℃，然后进行水冷，以25-35℃/s的速度降到150℃，然后风冷至20-25℃；
I、预时效：将固溶处理后的铝合金板材进行预时效，铝合金板材出炉温度控制在85℃-95℃，并空冷至20-25℃。
3.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤A中铝合金原料融化过程中开启电磁搅拌，精炼过程使用Cl-Ar混合气体进行精炼后，通过Al-Ti-B丝细化剂细化，经过除气、深床过滤后进行扁锭半连续铸造，获得铝合金梯形扁锭。
4.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤B中铝合金铸锭引头端至少切除200mm，浇口端至少切除100mm，每个面都要进行铣面。
5.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤C中加热炉为推进式燃气加热炉。
6.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤D中，热初轧后得到40mm的中间坯。
7.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤E中轧制道次为：5.5mm-3.4mm-2.5mm。
8.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤F中采用燃气循环加热箱式炉进行退火。
9.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤G中轧制道次为：2.5mm-1.3mm-1.0mm。
10.根据权利要求2所述的一种车身外板用6000系铝合金板材制备方法，其特征在于：步骤H中所述淬火炉为气垫式淬火炉，采用连续式退火热处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210472953.2A CN114941091A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210472953.2A CN114941091A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114941091A true CN114941091A (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=82907894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210472953.2A Pending CN114941091A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114941091A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116497251A (zh) * | 2023-06-16 | 2023-07-28 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 可减少焊缝液化裂纹的6xxx铝合金板材、其制备方法及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262484A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kobe Steel Ltd | ヘム曲げ性およびベークハード性に優れる自動車パネル用６０００系アルミニウム合金板の製造方法 |
| CN101985707A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-03-16 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 6系汽车车身用高烘烤硬化性铝合金材料 |
| CN111440970A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-07-24 | 天津忠旺铝业有限公司 | 汽车车身外板用6系铝合金板材及其制备方法 |
| US20210025046A1 (en) * | 2017-08-02 | 2021-01-28 | Aleris Aluminum Duffel Bvba | Automotive outer panel made from a 6xxx-series aluminium alloy sheet product |
-
2022
- 2022-04-29 CN CN202210472953.2A patent/CN114941091A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262484A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kobe Steel Ltd | ヘム曲げ性およびベークハード性に優れる自動車パネル用６０００系アルミニウム合金板の製造方法 |
| CN101985707A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-03-16 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 6系汽车车身用高烘烤硬化性铝合金材料 |
| US20210025046A1 (en) * | 2017-08-02 | 2021-01-28 | Aleris Aluminum Duffel Bvba | Automotive outer panel made from a 6xxx-series aluminium alloy sheet product |
| CN111440970A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-07-24 | 天津忠旺铝业有限公司 | 汽车车身外板用6系铝合金板材及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116497251A (zh) * | 2023-06-16 | 2023-07-28 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 可减少焊缝液化裂纹的6xxx铝合金板材、其制备方法及应用 |
| CN116497251B (zh) * | 2023-06-16 | 2023-10-10 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 可减少焊缝液化裂纹的6xxx铝合金板材、其制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100532603C (zh) | 铝合金薄板及其制造方法 | |
| CN111440970B (zh) | 汽车车身外板用6系铝合金板材及其制备方法 | |
| CN104372210B (zh) | 一种汽车用低成本高成形性铝合金材料及其制备方法 | |
| CN110885942B (zh) | 一种适用于热冲压成形-淬火一体化工艺的中强7xxx系铝合金板材 | |
| CN108642331B (zh) | 一种用于汽车板的6181铝合金及其制备方法 | |
| CN112458344B (zh) | 一种高强耐蚀的铝合金及其制备方法和应用 | |
| JP2021510774A (ja) | 高い表面品質を有する６ｘｘｘアルミニウムシートの製造方法 | |
| CN109897995B (zh) | 一种高强度高塑性铝合金板材及其制造方法 | |
| EP3662091A1 (en) | 6xxxx-series rolled sheet product with improved formability | |
| CN104975207A (zh) | 一种AlMgSi系铝合金材料、铝合金板及其制造方法 | |
| CN114540649A (zh) | 高成形耐烘烤5xxx系铝合金板材及其制备方法 | |
| CN115261688A (zh) | 一种热成形用7系铝合金材料及其制造方法 | |
| CN110983129B (zh) | 一种提高汽车用铝合金板材弯边性能的一体化过程调控方法 | |
| JP2008190022A (ja) | Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金熱延上り板およびその製造法 | |
| CN112522552B (zh) | 一种耐蚀的铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN114941091A (zh) | 一种车身外板用6000系铝合金板材及其制备方法 | |
| CN113528903A (zh) | 一种具有高折弯性能的5052铝合金及其制备方法 | |
| CN112626384A (zh) | 一种中强高塑性的铝合金及其制备方法和应用 | |
| JPH04341546A (ja) | 高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法 | |
| CN114921697B (zh) | 发动机盖内板用6xxx系铝合金板材、其制备方法及应用 | |
| CN115109907B (zh) | 一种减小铝合金板材各向异性的制备方法 | |
| WO2008078399A1 (en) | Method of producing aluminum alloy sheet | |
| CN115679164A (zh) | 5xxx铝合金及其制备方法 | |
| JP2004238657A (ja) | アウタパネル用アルミニウム合金板の製造方法 | |
| CN117305733A (zh) | 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材的制造方法及铝合金板材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220826 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |