CN115094282A - 高强度5xxx铝合金以及其制造方法 - Google Patents

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CN115094282A CN202210746850.0A CN202210746850A CN115094282A CN 115094282 A CN115094282 A CN 115094282A CN 202210746850 A CN202210746850 A CN 202210746850A CN 115094282 A CN115094282 A CN 115094282A
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D.H.姜
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Abstract

本发明涉及高强度5XXX铝合金以及其制造方法。本发明描述了新型含铝合金。所述合金极可成形、显示高强度和耐腐蚀性并且可回收。所述合金可用于电子设备、运输、工业和汽车应用等中。本文还描述了制造金属锭的方法以及通过所述方法得到的产品。

Description

高强度5XXX铝合金以及其制造方法
本申请是申请号为201680032557.0母案的分案申请。该母案的申请日为2016年6月3日；发明名称为“高强度5XXX铝合金以及其制造方法”。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年6月5日申请的美国临时申请62/171,344的权益，所述美国临时申请以引用的方式整体并入本文中。
技术领域
本文提供新型铝合金组合物以及其制造和加工方法。在一些情况下，本文所述的合金显示高可成形性、高强度和耐腐蚀性。本文所述的合金还极可回收。本文所述的合金可用于电子设备、运输、工业、汽车和其它应用中。
背景技术
需要可用于多种应用(包括电子设备和运输应用)的可回收铝合金。这些合金应显示高强度、高可成形性和耐腐蚀性。然而，这些合金的制造已经证明具有挑战性，这是因为有潜力显示所需性质的组合物的热轧经常导致边缘开裂问题以及热撕裂倾向。
发明内容
本发明提供新型含铝5XXX系列合金。所述合金显示高强度、高可成形性和耐腐蚀性。所述合金可用于电子设备、运输、工业和汽车应用等中。本文所述的铝合金包含约0.05-0.30重量％Si、0.08-0.50重量％Fe、0-0.60重量％Cu、0-0.60重量％Mn、4.0-7.0重量％Mg、0-0.25重量％Cr、0-0.20重量％Zn、0-0.15重量％Ti和最多0.15重量％的杂质，其余为Al。在整个本申请中，所有元素都用以合金总重计的重量百分比(重量％)描述。在一些实例中，铝合金包含约0.05-0.30重量％Si、0.1-0.50重量％Fe、0-0.60重量％Cu、0.10-0.60重量％Mn、4.5-7.0重量％Mg、0-0.25重量％Cr、0-0.20重量％Zn、0-0.15重量％Ti和最多0.15重量％的杂质，其余为Al。在一些实例中，铝合金包含约0.10-0.20重量％Si、0.20-0.35重量％Fe、0.01-0.25重量％Cu、0.20-0.55重量％Mn、5.0-6.5重量％Mg、0.01-0.25重量％Cr、0.01-0.20重量％Zn、0-0.1重量％Ti和最多0.15重量％的杂质，其余为Al。在一些实例中，铝合金包含约0.10-0.15重量％Si、0.20-0.35重量％Fe、0.1-0.25重量％Cu、0.20-0.50重量％Mn、5.0-6.0重量％Mg、0.05-0.20重量％Cr、0.01-0.20重量％Zn、0-0.05重量％Ti和最多0.15重量％的杂质，其余为Al。任选地，铝合金包含约0.05-0.15重量％Si、0.09-0.15重量％Fe、0-0.05重量％Cu、0-0.10重量％Mn、4.0-5.5重量％Mg、0-0.20重量％Cr、0-0.05重量％Zn、0-0.05重量％Ti和最多0.15重量％的杂质，其余为Al。合金可包括α-AlFeMnSi粒子。合金可通过浇铸(例如直接浇铸或连续浇铸)、均质化、热轧、冷轧和退火来制造。本文还提供包含如本文所述的铝合金的产品。所述产品可包括但不限于车体零件(例如内部面板)、电子器件外壳(例如手机和平板底架(tablet bottom chassis)的外壳)以及运输体零件。
本文进一步提供加工铝锭或制造金属制品的方法。所述方法包括以下步骤：浇铸如本文所述的铝合金以形成铸锭；均质化所述铸锭以在铸锭中形成多个α-AlFeMnSi粒子；将所述铸锭冷却到450℃或更低的温度；热轧所述铸锭以制造轧制产品；任选地将所述轧制产品冷轧到中间体量(gauge)；使轧制产品自退火；以及将轧制产品冷轧到最终体量。本文还提供根据所述方法得到的产品(例如车体零件、电子器件外壳和运输体零件)。
本发明的其它目的和优势将根据本发明的非限制性实施例的以下详细描述而显而易见。
附图说明
图1是一张流程图，其描绘了用于制造本文所述的合金的加工途径。
图2A是示出本文所述的原型合金以及比较合金的拉伸强度的图。图2B是示出本文所述的原型合金以及比较合金的屈服强度的图。图2C是示出本文所述的原型合金以及比较合金的伸长百分比的图。在图2A、2B和2C中，“B”表示比较合金K5182，并且“A1”、“A2”、“A3”和“A4”表示原型合金。
图3A是示出Mg对以下各合金拉伸性质的影响的图：在测试之前处于O回火条件下的合金A2(4.5重量％Mg)、A3(5.2重量％Mg)以及A4(6.0重量％Mg)。图3B是显示Mg对以下各合金拉伸性质的影响的图：在测试之前处于H38回火条件下(其中在135℃下进行稳定化)的合金A2、A3和A4。图3C是显示Mg对以下各合金拉伸性质的影响的图：在测试之前处于H38回火条件下(其中在185℃下进行稳定化)的合金A2、A3和A4。
图4是依据表面形貌被赋予分级值的示例性合金的图。
图5是示出合金K5182(表示成“B”)和合金A1、A2、A3和A4以及合金G的失重量的图，所述失重发生于样本在135℃(每一样本的左条)、185℃(每一样本的中间条)和350℃(每一样本的右条)下稳定化之后。
图6A是合金G材料在100℃至130℃的温度范围下稳定化之后的图。图6B是合金A4在135℃下稳定化之后的图。
图7是一组图，其示出在135℃下稳定化、在185℃下稳定化以及在350℃下完全退火对合金A1、A3和A4的微结构的影响。
图8A是在稳定化温度135℃下制备的合金A4的强度相对于冷加工百分比的图。图8B是在稳定化温度185℃下制备的合金A4的强度相对于冷加工百分比的图。
图9是一张流程图，其描绘了用于制造本文所述的合金的加工途径。
图10A是示出原型合金实施例1、对比合金AA5052和对比合金AA5182的酸性阳极化反应的图。所述图示出了亮度(表示为“L”；每一组中的左条)、白度指数(表示为“WI”；每一组中的右条)以及黄度指数(表示为“YI”；图中菱形)。
图10B是示出原型合金实施例1、对比合金AA5052和对比合金AA5182的苛性阳极化反应的图。所述图示出了亮度(表示为“L”；每一组中的左条)、白度指数(表示为“WI”；每一组中的右条)以及黄度指数(表示为“YI”；图中菱形)。
图11是示出原型合金实施例1、AA5052和AA5182的拉伸性质的图。所述图示出屈服强度(表示为“YS”；每一组中的左条)、极限拉伸强度(表示为“UTS”；每一组中的右条)、均匀伸长率(表示为“均匀伸长率(％)”；图中的菱形)以及总伸长率(表示为“总伸长率(％)”；图中的圆)。
具体实施方式
本文描述显示高强度和高可成形性的新型5XXX系列铝合金。本文所述的合金还对晶间腐蚀不敏感并且极可回收。在软退火条件下，这些合金显示高可成形性，而高可成形性可实现复杂几何形状的应用。惊人的是，本文所述的合金还在其它回火中也显示高可成形性。高强度、高可成形性和耐腐蚀性质稳定，并且使用所述合金所制备的任何产品在整个寿命期间，所述性质都会维持。换句话说，在存放、加工或使用期间，极少发生老化或不发生老化。
合金组合物
本文所述的合金是新型含铝5XXX系列合金。所述合金显示高强度、高可成形性和耐腐蚀性。由于合金的元素组成，因此实现了所述合金性质。具体地，合金可具有如下在表1中所提供的元素组成。
表1
Figure BDA0003719545530000041
在一些实例中，合金可具有如下在表2中所提供的元素组成。
表2
Figure BDA0003719545530000042
Figure BDA0003719545530000051
在一些实例中，合金可具有如下在表3中所提供的元素组成。
表3
Figure BDA0003719545530000052
在一些实例中，合金可具有如下在表4中所提供的元素组成。
表4
Figure BDA0003719545530000053
在一些实例中，本文所述的合金包括硅(Si)，以合金总重计，硅的量为0.05％至0.30％(例如0.10％至0.20％、0.10％至0.15％，或0.05％至0.15％)。例如，合金可包括0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％或0.30％Si。所有都用重量％表示。
在一些实例中，本文所述的合金还包括铁(Fe)，以合金总重计，铁的量为0.08％至0.50％(例如0.1％至0.50％、0.20％至0.35％，或0.09％至0.15％)。例如，合金可包括0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％，0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％或0.50％Fe。所有都用重量％表示。
在一些实例中，所述合金包括铜(Cu)，以合金总重计，铜的量最多为0.60％(例如0.01％至0.25％、0.1％至0.25％，或0％至0.05％)。例如，合金可包括0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％，0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％或0.60％Cu。在一些情况下，Cu不存在于合金中(即0％)。所有都用重量％表示。
在一些实例中，本文所述的合金可包括锰(Mn)，以合金总重计，锰的量最多为0.60％(例如0.10％至0.60％、0.40％至0.55％、0.40％至0.50％，或0％至0.1％)。例如，合金可包括0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％或0.60％Mn。在一些情况下，Mn不存在于合金中(即0％)。所有都用重量％表示。当存在时，Mn含量使得α-AlFeMnSi粒子在均质化期间沉降，这可引起额外的弥散体强化。
在一些实例中，本文所述的合金可包括镁(Mg)，镁的量为4.0％至7.0％(例如4.5％至7.0％、5.0％至6.5％、5.0％至6.0％，或4.0％至5.5％)。在一些实例中，合金可包括4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％，5.0％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6.0％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％或7.0％Mg。所有都用重量％表示。在本文所述的合金中包括5.0％至7.0％的量的Mg被称作“高Mg含量”。Mg可包括于本文所述的合金中以充当合金的固溶强化元素。如下文进一步所述并且如实施例中所证明，高Mg含量得到所需强度和可成形性，而不会损害材料的耐腐蚀性。
在一些实例中，本文所述的合金包括铬(Cr)，以合金总重计，铬的量最多为0.25％(例如0.01％至0.25％或0.05％至0.20％)。例如，合金可包括0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％Cr。在一些情况下，Cr不存在于合金中(即0％)。所有都用重量％表示。
在一些实例中，本文所述的合金包括锌(Zn)，以合金总重计，锌的量最多为0.20％(例如0.01％至0.20％或0％至0.05％)。例如，合金可包括0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％Zn。在一些情况下，Zn不存在于合金中(即0％)。所有都用重量％表示。
在一些实例中，本文所述的合金可包括钛(Ti)，以合金总重计，钛的量最多为0.15％(例如0％至0.1％或0％至0.05％)。例如，合金可包括0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％或0.15％Ti。在一些情况下，Ti不存在于合金中(即0％)。所有都用重量％表示。
任选地，本文所述的合金组合物可进一步包括其它微量元素(有时称作杂质)，每一微量元素的量为0.05％或更低、0.04％或更低、0.03％或更低、0.02％或更低，或0.01％或更低。这些杂质可包括但不限于V、Zr、Ni、Sn、Ga、Ca或其组合。因此，V、Zr、Ni、Sn、Ga或Ca在合金中的存在量为0.05％或更低、0.04％或更低、0.03％或更低、0.02％或更低，或0.01％或更低。在一些情况下，所有杂质的总和不超过0.15％(例如0.10％)。所有都用重量％表示。合金的其余百分比是铝。
制造方法
可使用直接冷铸(DC)工艺将本文所述的合金浇铸成铸锭，或者可使用连续浇铸(CC)工艺来浇铸。根据本领域技术人员已知的在铝行业中常用的标准来执行浇铸工艺。CC工艺可包括但不限于使用双带式浇铸机、双筒式浇铸机或大块浇铸机(block caster)。在一些实例中，通过CC工艺执行浇铸工艺以形成扁锭、带等。在一些实例中，浇铸工艺是DC浇铸工艺以形成浇铸锭。
所述浇铸锭、扁锭或带接着可经受进一步的加工步骤。任选地，进一步的加工步骤可用于制备薄板。这些加工步骤包括但不限于均质化步骤、热轧步骤、产生中间体量的任选的第一冷轧步骤、退火步骤以及达到最终体量的第二冷轧步骤。下文与浇铸锭关联来描述加工步骤。然而，使用本领域技术人员已知的改进，所述加工步骤也可以用于浇铸扁锭或浇铸带。
进行均质化以使α-AlFeMnSi粒子沉降。α-AlFeMnSi粒子可在后续强化工艺期间引起形成弥散体。在均质化步骤中，加热由本文所述的合金组合物制备的铸锭以达到至少470℃(例如至少475℃、至少480℃、至少485℃、至少490℃、至少495℃、至少500℃、至少505℃、至少510℃、至少515℃、至少520℃、至少525℃或至少530℃)的峰值金属温度。在一些实例中，将铸锭加热到500℃至535℃的温度范围。到达的峰值金属温度加热速率足够低，以便为Al5Mg8相溶解留出时间。例如，到达峰值金属温度的加热速率可为50℃/小时或更小、40℃/小时或更小，或30℃/小时或更小。然后浸泡所述铸锭(即保持在指定温度下)持续第一段内的一段时间。在一些情况下，铸锭最多浸泡5小时(例如30分钟至5小时(含))。例如，可在至少500℃的温度下浸泡铸锭30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时或5小时。
任选地，本文所述的均质化步骤可为两级均质化工艺。在这些情况下，均质化工艺可包括上述加热和浸泡步骤(可称作第一段)，并且可进一步包括第二段。在均质化工艺的第二段中，铸锭温度增至某一温度，所述温度高于均质化工艺的第一段所用的温度。铸锭温度可增至例如某一温度，所述温度比均质化工艺的第一段期间的铸锭温度高至少5℃。例如，铸锭温度可增到至少475℃(例如至少480℃、至少485℃、至少490℃、至少495℃、至少500℃、至少505℃、至少510℃、至少515℃、至少520℃、至少525℃、至少530℃或至少535℃)的温度。到达第二段均质化温度的加热速率可为5℃/小时或更小、3℃/小时或更小，或2.5℃/小时或更小。然后浸泡所述铸锭持续第二段内的一段时间。在一些情况下，最多浸泡铸锭5小时(例如15分钟至5小时(含))。例如，可在至少475℃的温度下浸泡铸锭30分钟、1小时、小时、3小时、4小时或5小时。在均质化之后，可使铸锭在环境空气中冷却至室温。
均质化步骤应完完全执行以消除低熔点成分并且防止边缘开裂。不完全的均质化会引起大规模的边缘裂缝，所述裂缝来源于Mg5Al8沉降物的偏析。因此，在一些情况下，在热轧之前将Mg5Al8最少化或消除，这可改善加工性。
在均质化步骤之后，执行热轧步骤。为了避免在热轧步骤期间铸锭开裂，铸锭温度可降到低于Mg5Al8沉降物的共晶熔化温度(即450℃)的温度。因此，在开始热轧之前，可使均质化铸锭冷却到约450℃或更低。接着可将铸锭热轧到12mm厚的体量或更小。例如，可将铸锭热轧到10mm厚的体量或更小、9mm厚的体量或更小、8mm厚的体量或更小、7mm厚的体量或更小、6mm厚的体量或更小、5mm厚的体量或更小、4mm厚的体量或更小、3mm厚的体量或更小、2mm厚的体量或更小，或1mm厚的体量或更小。在一些实例中，可将铸锭热轧到2.8mm厚的体量。热轧体量接着可经历退火工艺，退火温度为约300℃至450℃。
任选地，接着可执行冷轧步骤以得到中间体量。所轧制的体量接着可经历退火工艺，温度为约300℃至约450℃，浸泡时间为约1小时并且以约50℃/小时的速率控制冷却到室温。或者，可执行间歇式退火工艺或连续退火工艺。在退火工艺之后，可将所轧制的体量冷轧到0.2mm至7mm的最终体量厚度。可进行冷轧以得到最终体量厚度，总体体量减小20％、50％、75％或85％。在一些情况下，可通过将薄板保持在100℃至250℃的温度(例如135℃、160℃、185℃或200℃)下持续30分钟至2小时的一段时间(例如1小时)来稳定化所得薄板。
所得薄板具有本文所述的所需性质的组合，所需性质包括高强度、对晶间腐蚀的不敏感性，以及在多种回火条件(包括O回火和H3X回火条件，其中H3X回火包括H32、H34、H36或H38)下的高可成形性。在O回火条件下，合金能显示大于310MPa的极限拉伸强度、大于160MPa的屈服强度和大于22％的伸长百分比。在H3X回火条件下，合金能显示大于420MPa的极限拉伸强度、大于360MPa的屈服强度和大于12％的伸长百分比。
本文所述的合金和方法可用于汽车、电子设备和运输应用等中。在一些情况下，合金可用于O回火、H2X、F、T4、T6和H3X回火中，以用于需要具有高可成形性的合金的应用中。如上所述，H3X回火包括H32、H34、H36或H38。在一些情况下，合金适用于加工和操作温度为150℃或更低的应用中。例如，本文所述的合金和方法可用于制备车体零件，如内部面板。本文所述的合金和方法也可以用于制备电子器件(包括手机和平板电脑)的外壳。在一些情况下，合金可用于制备手机(例如智能电话)和平板底架的外壳。
以下实施例将用于进一步说明本发明而不会同时对其构成任何限制。相反地，应清楚地了解，可能要诉诸各个实施例、其修改和等效体，在阅读本说明书之后，在不脱离本发明的精神的情况下，所述各个实施例、其修改和等效体可对本领域的普通技术人员自我显现。
实施例1
如本文所述来制备合金，其中进行或不进行任选的冷轧到中间体量的步骤(参见图1)。具体地，将铸锭从室温预热到525℃并且浸泡3小时。在不进行任选的冷轧到中间体量的步骤的加工途径中，接着将铸锭热轧到2.8mm厚的体量、在450℃下退火1小时，接着以50℃/小时的速率冷却到室温，并接着冷轧到总体体量减小85％的最终体量厚度。使所得薄板在135℃或185℃下稳定化1小时。在进行任选的冷轧到中间体量的步骤的加工途径中，将铸锭热轧到2.8mm厚的体量、冷轧到中间体量、在300℃至450℃下退火1小时，并接着冷轧到总体体量减小50％或75％的最终体量厚度。使所得薄板在135℃或185℃下稳定化1小时。退火工艺可为上述控制加热和冷却，或者可为间歇式退火或连续退火步骤。
实施例2
制备或得到五种合金用于拉伸伸长测试(参见表5)。根据本文所述的方法来制备合金K5182、A1、A2、A3和A4。具体地，将具有下文表5中所示的合金组成的铸锭加热到525℃并浸泡3小时。接着将铸锭热轧到2.8mm厚的体量，冷轧到中间体量，并且在300℃至450℃下退火1小时，接着以50℃/小时的速率冷却到室温。
接着冷轧到约0.43mm到0.46mm的最终体量厚度(总体体量减小50％或75％)。使所得薄板在135℃或185℃下稳定化1小时。表5中示出测试合金的元素组成，其余为铝。以重量百分比提供元素组成。合金K5182是一种现有的可购自Novelis公司(Atlanta，GA)的合金。合金A1、A2、A3和A4是针对下述拉伸、弯曲性和耐腐蚀性测试所制备的原型合金。
表5
合金 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti
K5182 0.1 0.27 0.06 0.40 4.5 0.01 0.01 0.01
A1 0.1 0.27 0.20 0.50 4.5 0.15 0.20 0.015
A2 0.25 0.27 0.20 0.70 4.5 0.10 0.20 0.015
A3 0.1 0.27 0.20 0.50 5.2 0.15 0.20 0.015
A4 0.1 0.27 0.06 0.40 6.0 0.01 0.01 0.01
所有都用重量％表示。
可回收性
对表5中每一合金估算可回收性。下文表6中列出回收含量和最初含量(primecontent)。回收含量是估算量并且使用已知模型来计算，所述模型掺合了不同来源的碎片化学。
表6
K5182 A1 A2 A3 A4
回收含量 38％ 92％ 79％ 92％ 38％
最初含量 39％ 5％ 14％ 5％ 39％
机械性质
得到表5中每一合金的拉伸强度、屈服强度和伸长率数据。根据ASTM B557进行测试。比较了获自四种原型合金以及获自K5182的拉伸强度、屈服强度和伸长率数据，分别如图2A、2B和2C中所示。纳入获自K5182的数据作为基线比较，并且在图2A至2C中标记为“B”。在拉伸测试之前，所有合金都处于O回火条件下。
表5的四种原型合金和K5182是在O回火条件下、在H38回火条件下在135℃下稳定化以及在H38回火条件下在185℃下稳定化进行制备。得到拉伸强度、屈服强度和伸长率数据并且将其示于表7中。根据ASTM B557进行测试。
表7
Figure BDA0003719545530000121
为了确定合金中Mg含量对所得薄板的机械性质的影响，比较了合金A2、A3和A4的机械性质。合金A2、A3和A4分别含有4.5重量％、5.2重量％和6.0重量％。图3A示出了Mg对测试之前处于O回火条件下的合金A2、A3和A4的拉伸性质的影响。图3B示出了Mg对以下各合金拉伸性质的影响：在测试之前处于H38回火条件下(其中在135℃下进行稳定化)的合金A2、A3和A4。图3C示出了Mg对以下各合金拉伸性质的影响：在测试之前处于H38回火条件下(其中在185℃下进行稳定化)的合金A2、A3和A4。分别含有5.2重量％和6.0重量％Mg的合金A3和A4的拉伸强度一致地高于含有4.5重量％Mg的合金A2的拉伸强度。
弯曲性
测定每一原型合金、比较材料K5182以及合金G(作为Alloy GM55从Sumitomo(日本)商购获得)的弯曲性。通过测量在90-180°弯曲和0.5mm半径下的折边能力来测定弯曲性。接着依据弯曲区域的表面形貌对样本进行分级，分级成等级1到4。等级“1”表示表面形貌好，没有裂缝。等级“4”表示样本在弯曲区域含有短裂缝和/或长裂缝。图4中提供每一可得分级值的合金表面区域的例示图。为每一处于以下条件下的合金示出结果：O回火条件；H38回火条件，其中在135℃下进行稳定化；以及H38回火条件，其中在185℃下进行稳定化(参见表8)。
表8
Figure BDA0003719545530000131
Figure BDA0003719545530000141
耐腐蚀性
使用晶间腐蚀测试NAMLT(“硝酸质量损失测试”；ASTM-G67)测定每一原型合金A1至A4、K5182和合金G的耐腐蚀性。图5中描绘了失重量，所述失重发生于样本在135℃、185℃和350℃(表示完全退火)下稳定化之后。如图5中所示，使样本经受135℃和185℃的稳定化温度1小时之后，导致失重。图6A示出了使合金G材料在100℃至130℃范围内的温度下稳定化的影响。图6B示出了使合金A4材料在135℃下稳定化的影响。图7也示出了在135℃下稳定化、在185℃下稳定化以及在350℃下完全退火对合金A1、A3和A4的影响。
冷加工百分比对机械性质的影响
为了确定冷加工百分比对机械性质的影响，比较了合金A1、A4和合金G的机械性质。在50％或75％的冷加工百分比下制备合金A1和A4，并且测定拉伸强度、屈服强度、伸长百分比和折边情况。结果示于表9中。
表9
Figure BDA0003719545530000142
对于合金A4来说，为在稳定化温度135℃(图8A)和185℃(图8B)下制备的材料绘制强度相对于冷加工(CW)百分此的图。用50％CW进行工艺改进明显影响了合金A4(其为高Mg含量合金)的机械性质。机械性质高于合金G，并且弯曲性也很好，如折边测试所证明。
实施例3
根据图9中所示的工艺之一制备如本文所述的合金。在第一工艺中，将浇铸锭从室温预热到515℃并且浸泡1小时。预热和浸泡的总时间平均为10小时。接着将铸锭在340℃下热轧1小时得到4.5mm厚的体量，在300℃下退火3小时得到1.0mm厚的体量，接着冷轧到最终体量厚度0.7mm，这体量比退火后体量减小30％。使所得薄板在135℃下稳定化1小时。在第二工艺中，如上对第一工艺所述，对浇铸锭进行预热、浸泡和热轧。在330℃下执行退火步骤1小时，得到2.0mm厚的体量，接着冷轧到最终体量厚度0.7mm，这体量比退火后体量减小65％。使所得薄板在160℃下稳定化1小时。
在第三工艺中，将浇铸锭从室温预热到480℃并且浸泡2小时。接着将铸锭加热到第二温度525℃并且再浸泡2小时。预热、浸泡、加热和额外浸泡步骤的总时间平均为14小时。接着将铸锭在340℃下热轧1小时得到10.5mm厚的体量，在300℃下退火1小时得到1.0mm厚的体量，接着冷轧到最终体量厚度0.7mm，这体量比退火后体量减小30％。使所得薄板在160℃下稳定化1小时。在第四工艺中，如上对第三工艺所述，对浇铸锭进行预热、浸泡、加热、浸泡和热轧。在330℃下进执行退火步骤1小时，得到2.0mm厚的体量，接着冷轧到最终体量厚度0.7mm，这体量比退火后体量减小65％。使所得薄板在200℃下稳定化1小时。上述工艺得到处于H32回火条件下的合金。
实施例4
原型合金实施例1是针对阳极化质量测试和拉伸性质测试而制备。将实施例1的元素组成示于表10中，其余为铝，并且以重量百分比提供各值。根据本文所述的方法制备实施例1。得到合金AA5052和AA5182并且还测试其阳极化质量和拉伸性质。合金AA5182是一种现有的可购自Novelis公司(Atlanta，GA)的合金。合金AA5052是在实验室中制备的合金。
表10
合金 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti
实施例1 0.05-0.15 0.09-0.15 ～0.05 ～0.10 4.0-5.5 ～0.20 ～0.005 ～0.05
阳极化质量
得到原型合金实施例1、对比合金AA5182和对比合金AA5052在酸性和苛性条件下的阳极化反应。具体地，测定了合金的亮度(表示为“L”)、白度指数(表示为“WI”)和黄度指数(表示为“YI”)。如图10A-10B中所说明，原型合金显示改善的阳极化质量，如较低的YI值，这可归因为合金样本中金属间粒子的尺寸和数量密度减小。
机械性质
得到原型合金实施例1、对比合金AA5182和对比合金AA5052的屈服强度、极限拉伸强度、均匀伸长率和总伸长率数据。根据ASTM B557进行测试。如图11中所示，比较了获自所述合金的拉伸强度、屈服强度和伸长率数据。原型合金实施例1的强度和可成形性值高于AA5052的值并且与AA5182的值相当。
所有上文引用的专利、专利申请、公布和摘要都以引用的方式整体并人本文中。已经在实现本发明的各个目标期间描述了本发明的各个实施方案。应认识到，这些实施方案仅是说明本发明的原理。在不脱离如在以上权利要求书中所定义的本发明的精神和范围的情况下，其众多修改和改适将对本领域的普通技术人员显而易见。

Claims (6)

1.一种车体零件，其包含铝合金，该铝合金包含0.10-0.15重量% Si、0.20-0.35重量%Fe、0.1-0.25重量% Cu、0.45-0.65重量% Mn、5.0-6.0重量% Mg、0.05-0.20重量% Cr、0.01-0.20重量% Zn、0-0.05重量% Ti和最多0.15重量%的杂质，其余为Al，其中所述合金包括α-AlFeMnSi粒子。
2.如权利要求1所述的车体零件，其中所述合金通过直接冷铸来制造。
3.如权利要求1所述的车体零件，其中所述合金通过均质化、热轧、冷轧和退火来制造。
4.如权利要求1、2或3所述的车体零件，其中所述车体零件包括内部面板。
5.一种制造车体零件的方法，其包括：
直接冷铸铝合金以形成铸锭，其中所述铝合金包含0.10-0.15重量% Si、0.20-0.35重量% Fe、0.1-0.25重量% Cu、0.45-0.65重量% Mn、5.0-6.0重量% Mg、0.05-0.20重量% Cr、0.01-0.20重量% Zn、0-0.05重量% Ti、最多0.15重量%的杂质，其余为Al；
均质化所述铸锭以在所述铸锭中形成多个α-AlFeMnSi粒子；
将所述铸锭冷却到450℃或更低的温度；
热轧所述铸锭以制造轧制产品；
使所述轧制产品自退火；以及
将所述轧制产品冷轧到最终体量。
6.如权利要求5所述的方法，其进一步包括在所述热轧步骤之后将所述轧制产品冷轧到中间体量。
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