CN117305669A - 铝合金板的制备方法以及通过该方法获得的铝合金板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金板的制备方法以及通过该方法获得的铝合金板。该制备方法包括：按配比将铝合金板的各组分混合后进行熔化精炼，然后进行铸造以形成铸锭；将铸锭进行均匀化处理；将均匀化处理后的铸锭进行热粗轧以获得热粗轧板，将热粗轧的开轧温度控制在520‑530°C的范围内，将热粗轧的道次控制在13‑19道次的范围内；将热粗轧板进行热精轧以获得热精轧板；将热精轧板进行冷却以及对冷却后的热精轧板依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧和最终退火。本发明能够使铝合金中大尺寸的含Fe第二相充分破碎和细化并制备具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金制造技术领域，具体而言，涉及一种铝合金板的制备方法以及通过该方法获得的铝合金板。
背景技术
汽车零部件回收成为当前汽车用铝合金发展的主要方向，降低回收铝中Fe元素含量上升对成形性等性能的不利影响尤为重要。铝合金诸如5182铝合金由于其强度、成形性和抗腐蚀性等优异性能，在乘用车覆盖件内板、结构件等零部件上得到广泛应用，开发适合循环回收的高Fe含量铝合金诸如5182铝合金是提高产品竞争力的最佳手段。
汽车零部件一般由铝合金、铁、塑料等材料组成，铝合金材料回收过程中不可避免地带来杂质元素Fe含量超标，在熔铸过程中产生的含Fe初生第二相尺寸粗大，采用常规热轧工艺轧制，含Fe第二相破碎后颗粒尺寸仍然明显较大，严重影响板材成形性等性能，限制了诸如5182铝合金的铝合金板材实现循环利用。
现有技术中围绕热粗轧进行了大量工作，专利申请CN115109906A通过控制热粗轧工艺，控制Mg2Si第二相与织构种类，提高了6系铝合金汽车板材的漆刷线性能，该专利申请适用于6系合金热粗轧，主要用来控制Mg2Si第二相与织构种类，高Fe含量5182铝合金中Mg2Si第二相数量远少于6系合金，该专利申请不适用于高Fe含量的5182铝合金，而且该专利申请在均匀化处理后，需要保温1-4h，生产效率较低。
现有技术中制备高Fe含量的铝合金板的方法存在以下缺陷：含Fe第二相破碎不充分，获得的合金中含Fe第二相尺寸较大，因此延伸率较低，无法满足诸如汽车板应用等各种应用的需求。也就是说，现有技术中对高Fe含量铝合金板中含Fe第二相破碎效果不好导致铝合金板的性能较低。因此，需要开发一种新的铝合金板的制备方法以及通过该方法获得的铝合金板。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高Fe含量的铝合金板的制备方法以及通过该方法获得的铝合金板，以解决现有技术中高Fe含量铝合金板中含Fe第二相破碎效果不好的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金板的制备方法，基于所述铝合金板的总重量，所述铝合金板包含按重量百分比计的以下组分：0.08wt%-0.15wt%的Si、4.0wt%-5.0wt%的Mg、0.3wt%-0.4wt%的Mn、0.2wt%-0.4wt%的Fe、≤0.15wt%的Cu、≤0.10wt%的Cr、≤0.25wt%的Zn、0.02wt%-0.04wt%的Ti、以及余量的Al和不可避免的杂质，每种所述杂质的含量均低于0.05wt%，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按配比将所述铝合金板的各组分混合后进行熔化精炼，然后进行铸造以形成铸锭，所述铸锭的厚度在500mm-650mm的范围内；
步骤S2：将所述铸锭进行均匀化处理；
步骤S3：将均匀化处理后的铸锭进行热粗轧以获得热粗轧板，将所述热粗轧的开轧温度控制在520-530°C的范围内，将所述热粗轧的道次控制在13-19道次的范围内，在所述热粗轧过程中，在将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次之后，以35-50mm的道次压下量和2.0-3.5m/s的轧制速度连续轧制至倒数第2-4道次之后，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使道次压下率不小于30%，将轧制速度控制在0.5-1.5m/s的范围内，将所述热粗轧的终轧温度控制在450°C以下；
步骤S4：将所述热粗轧板进行热精轧以获得热精轧板；
步骤S5：将所述热精轧板进行冷却；以及
步骤S6：对冷却后的热精轧板依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧和最终退火以获得所述铝合金板。
进一步地，在步骤S2中，将所述铸锭进行均匀化处理包括：将所述铸锭以30-60°C/h的加热速度加热至420-480°C，保温4-8h，然后以30-60°C/h的加热速度加热至520-550°C，保温8-12h。
进一步地，在步骤S4中，将所述热精轧的道次控制在2-5道次的范围内，使道次压下率在20-50%的范围内，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使最后一道次压下率>40%，并且使热精轧出口温度在270-300°C的范围内。
进一步地，在步骤S6中，将所述中间退火的温度控制在300-400°C的范围内，使所述中间退火的时长在3-8h的范围内，使所述二次冷轧的道次压下率≥30%，使所述最终退火的温度在480-540°C的范围内，使所述最终退火的时长在10-60s的范围内。
进一步地，在步骤S3中得到的所述热粗轧板的厚度在20-35mm的范围内。
进一步地，在步骤S4中得到的所述热精轧板的厚度在4-8mm的范围内。
进一步地，经步骤S3进行热粗轧与步骤S4进行热精轧后所述热精轧板的总变形量>98%。
进一步地，在步骤S3中，将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次包括将均匀化处理后的铸锭以0.5-1.5m/s的轧制速度热粗轧3-5道次。
进一步地，所述铝合金板中等效圆直径为5μm以下的AlFeMn相的个数占比≥95%，所述铝合金板中AlFeMn相的最大等效圆直径<10μm。
根据本发明的另一个方面，提供了一种通过前文描述的铝合金板的制备方法获得的铝合金板，所述铝合金板的延伸率A50≥27%。
应用本发明的技术方案，通过严格控制热粗轧过程中的开轧温度、热粗轧道次、道次压下量以及轧制速度等工艺参数，能够使铝合金中大尺寸的含Fe第二相充分破碎和细化，降低了铝合金板中含Fe第二相的尺寸，从而能够降低有害元素Fe对铝合金带来的不利影响，进而提高了铝合金板中的Fe含量，有利于铝合金的循环利用，能够使铝合金板芯部与表面组织更均匀，能够制备具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板，缩短了热粗轧的生产周期，提高了生产效率，并且降低了铝合金板的生产成本。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。以下的实施例仅为示例性的，并不用来构成对于本发明保护范围的限制。
正如本发明背景技术中所说明的，现有技术中对高Fe含量铝合金板中含Fe第二相破碎效果不好导致铝合金板的性能较低。为了解决现有技术中的上述问题，本发明的一个典型的实施方式提供了一种铝合金板的制备方法，基于铝合金板的总重量，该铝合金板包含按重量百分比计的以下组分：0.08wt%-0.15wt%的Si、4.0wt%-5.0wt%的Mg、0.3wt%-0.4wt%的Mn、0.2wt%-0.4wt%的Fe、≤0.15wt%的Cu、≤0.10wt%的Cr、≤0.25wt%的Zn、0.02wt%-0.04wt%的Ti、以及余量的Al和不可避免的杂质，每种杂质的含量均低于0.05wt%，该制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按上述配比将铝合金板的各组分混合后进行熔化精炼，然后进行铸造以形成铸锭，铸锭的厚度在500mm-650mm例如520mm-630mm、540mm-610mm、560mm-590mm或者570mm-580mm的范围内；
步骤S2：将铸锭进行均匀化处理；
步骤S3：将均匀化处理后的铸锭进行热粗轧以获得热粗轧板，将热粗轧的开轧温度控制在520-530°C例如522-528°C或者524-526°C的范围内，将热粗轧的道次控制在13-19道次例如14-18道次或者15-17道次的范围内，在热粗轧过程中，在将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次之后，以35-50mm例如37-48mm、39-46mm或者41-44mm的道次压下量和2.0-3.5m/s例如2.2-3.3m/s、2.4-3.1m/s、2.6-2.9m/s或者2.7-2.8m/s的轧制速度连续轧制至倒数第2-4道次之后，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使道次压下率不小于30%，将轧制速度控制在0.5-1.5m/s例如0.7-1.3m/s或者0.9-1.1m/s的范围内，将热粗轧的终轧温度控制在450°C以下；
步骤S4：将热粗轧板进行热精轧以获得热精轧板；
步骤S5：将热精轧板进行冷却；以及
步骤S6：对冷却后的热精轧板依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧和最终退火以获得铝合金板。
应用本发明的技术方案，通过严格控制热粗轧过程中的开轧温度、热粗轧道次、道次压下量以及轧制速度等工艺参数，能够使铝合金中大尺寸的含Fe第二相充分破碎和细化，降低了铝合金板中含Fe第二相的尺寸，从而能够降低有害元素Fe对铝合金带来的不利影响，进而提高了铝合金板中的Fe含量，有利于铝合金的循环利用，能够使铝合金板芯部与表面组织更均匀，能够制备具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板，缩短了热粗轧的生产周期，提高了生产效率，并且降低了铝合金板的生产成本。
本发明的铝合金板的制备方法主要包括：熔铸、均匀化处理、热粗轧和热精轧等步骤，通过控制热粗轧工艺，通过在热粗轧过程中高温开轧、减少热粗轧道次数量、增加热粗轧道次压下量以及高速轧制等工艺，能够使高Fe含量铝合金中大尺寸的含Fe第二相充分破碎和细化，从而降低Fe元素对铝合金带来的不利影响，提高生产效率的同时，使铝合金板芯部与表面组织更均匀，能够制备具有优异的性能尤其是提高的成形性能的高Fe含量的铝合金板，例如，能够获得与低Fe含量5182铝合金板性能相当的高Fe含量5182铝合金板。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S1中，可以采用本领域常规的铸造设备进行铸造，优选地，可以采用半连铸设备进行铸造以形成铸锭。在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S3中，将均匀化处理后的铸锭直接出炉进行热粗轧以获得热粗轧板。在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S4中，可以将热粗轧板进行连轧式热精轧以获得热精轧板。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S2中，将铸锭进行均匀化处理包括：将铸锭以30-60°C/h例如35-55°C/h、40-50°C/h或者38-45°C/h的加热速度加热至420-480°C例如430-470°C、440-460°C或者445-450°C，保温4-8h例如5-7h，然后以30-60°C/h例如35-55°C/h、40-50°C/h或者38-45°C/h的加热速度加热至520-550°C例如525-545°C、530-540°C或者535-547°C，保温8-12h例如9-11h或者8-10h。通过对铸锭进行上述均匀化处理，可以显著改善铝合金的微观组织结构，消除铸造应力，减少铸锭的偏析，显著提高铸锭的质量。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S4中，将热精轧的道次控制在2-5道次例如3-4道次的范围内，使道次压下率在20-50%例如25-45%、30-40%或者28-35%的范围内，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使最后一道次压下率>40%，并且使热精轧出口温度在270-300°C例如280-290°C或者275-285°C的范围内。通过对热精轧过程中的工艺参数进行控制，不仅能够获得满足最终要求的AlFeMn相尺寸和表面质量，而且还能够提高铝合金的强度和硬度。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S6中，将中间退火的温度控制在300-400°C例如320-380°C、340-360°C或者330-350°C的范围内，使中间退火的时长在3-8h例如4-7h或者5-6h的范围内，使二次冷轧的道次压下率≥30%，使最终退火的温度在480-540°C例如490-530°C、500-520°C或者510-535°C的范围内，使最终退火的时长在10-60s例如20-50s、30-40s或者15-55s的范围内。通过将中间退火的温度和时长、二次冷轧的道次压下率以及最终退火的温度和时长控制在上述范围内，可以改善铝合金板的力学性能和加工性能。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在最终退火之后可以进行冷却，例如进行水冷。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，为了制备满足具体应用要求并且具有较高强度的铝合金板，在步骤S3中得到的热粗轧板的厚度在20-35mm的范围内。具体而言，在步骤S3中得到的热粗轧板的厚度可以在以下范围内：20-35mm、21-34mm、22-33mm、23-32mm、24-31mm、25-30mm、26-29mm或者27-28mm。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，为了制备满足具体应用要求并且具有较高强度的铝合金板，在步骤S4中得到的热精轧板的厚度在4-8mm的范围内。具体而言，在步骤S4中得到的热精轧板的厚度可以在以下范围内：4-8mm、4.5-7.5mm、5-7mm、5.5-6.5mm、或者4-5mm。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，经步骤S3进行热粗轧与步骤S4进行热精轧后热精轧板的总变形量>98%。通过将经热粗轧与热精轧后热精轧板的总变形量控制在上述范围内，可以获得具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，在步骤S3中，将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次包括将均匀化处理后的铸锭以0.5-1.5m/s的轧制速度热粗轧3-5道次。通过将轧制速度控制在上述范围内，能够保证均匀化处理后的铸锭被热粗轧机顺利咬入。
在本发明的一些实施方式中，在上述铝合金板的制备方法中，铝合金板中等效圆直径为5μm以下的AlFeMn相的个数占比≥95%，铝合金板中AlFeMn相的最大等效圆直径<10μm。通过将铝合金板中等效圆直径为5μm以下的AlFeMn相的个数占比和铝合金板中AlFeMn相的最大等效圆直径控制在上述范围内，能够保证铝合金中含Fe第二相充分破碎和细化，能够获得具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板。
本发明的另一个典型的实施方式提供了一种通过前文描述的铝合金板的制备方法获得的铝合金板，铝合金板的延伸率A50≥27%。通过将铝合金板的延伸率控制在上述范围内，能够确保铝合金具有优异的成形性能。
本发明在高Fe含量铝合金板制备过程中，通过提高热粗轧开轧温度、减少热粗轧道次数量、增加热粗轧道次压下量以及提高轧制速度等工艺调整，实现了热轧板板坯中含Fe第二相的充分破碎，可以制备例如用于汽车内板及结构件的高Fe含量铝合金板诸如5182铝合金板。当然，通过本发明的方法制备获得的铝合金板的用途并不限于此，也可以应用于其他用途。
与现有技术相比，本发明中的铝合金板的制备方法的显著优势主要体现在以下几个方面：
本发明降低了有害元素Fe对铝合金诸如5182铝合金的不利影响，进而提高了铝合金中的Fe含量，有利于铝合金循环利用。
本发明严格限制了热粗轧开轧温度，通过升高热粗轧开轧温度，能够使铝合金中含Fe第二相破碎更充分。本发明采用高温轧制实现含Fe第二相破碎，可以不采用额外冷却。
本发明增加了热粗轧道次压下量，使轧制变形深入到铸锭芯部，从而使铸锭内的含Fe第二相（AlFeMn相）均发生破碎，实现了铸锭表层与芯部含Fe第二相破碎效果均匀，显著降低了芯部残留的大尺寸含Fe第二相。
本发明提出的热粗轧开轧温度、热粗轧道次、热粗轧道次压下量和轧制速度等工艺参数，能够使高Fe含量铝合金中的含Fe第二相充分破碎和细化，并且能够满足工业化生产条件，不需要额外增加设备。
本发明通过调整热粗轧开轧温度及减少热粗轧道次数量，缩短了热处理及热粗轧的生产周期，从而提高了生产效率，降低了高Fe含量铝合金板的生产成本。
AlFeMn相破碎和细化是为了提高最终铝合金板的成形性能等，保证铝合金诸如5182铝合金循环回收过程中Fe元素增加，并且仍保持优异的应用性能。
本发明在均匀化处理后直接开轧，相比于现有技术，本发明的生产效率更高。
本发明通过在热粗轧过程中高温开轧、减少热粗轧道次数量、增加热粗轧道次压下量以及高速轧制等工艺，在热粗轧过程中使含Fe第二相充分破碎，使成品板延伸率≥27%，本发明所得成品板性能远高于现有技术中的成品板性能。
本发明通过调控Mn元素含量，使Mn元素与Fe元素结合成危害相对较小的Al6FeMn相，降低有害元素Fe带来的不利影响，在本发明中，Ti元素可以细化铸锭组织，进而细化沿晶界分布的AlFeMn相。
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。
实施例1
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为525°C，热粗轧道次按照19道次控制，在以1.5m/s的轧制速度热粗轧3道次后，以35mm的道次压下量和2.0m/s的轧制速度连续轧制13道次后，后一道次压下率不小于前一道次压下率，道次压下率不下于30%，轧制速度控制在1.5m/s，热粗轧终轧温度为435°C，热粗轧板材厚度为23mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为22%、33%和50%，热精轧出口温度为285°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.42mm，中间退火温度为340°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为530°C，保温时长为60s，采用水冷，最终获得成品板。
实施例2
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.11wt%，Mg：4.8wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.04wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为520°C，热粗轧道次按照17道次控制，在以1.5m/s的轧制速度热粗轧3道次后，以40mm的道次压下量和2.5m/s的轧制速度连续轧制11道次后，后一道次压下率不小于前一道次压下率，道次压下率不下于30%，轧制速度控制在1.0m/s，热粗轧终轧温度为440°C，热粗轧板材厚度为27mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为26%、40%和46%，热精轧出口温度为290°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.5mm，中间退火温度为300°C，保温时长为8h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为520°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
实施例3
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.11wt%，Mg：4.8wt%，Mn：0.32wt%，Fe：0.28wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为530°C，热粗轧道次按照15道次控制，在以1.5m/s的轧制速度热粗轧3道次后，以45mm的道次压下量和3.0m/s的轧制速度连续轧制9道次后，后一道次压下率不小于前一道次压下率，道次压下率不下于30%，轧制速度控制在1.0m/s，热粗轧终轧温度为440°C，热粗轧板材厚度为23mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为22%、33%和50%，热精轧出口温度为293°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.54mm，中间退火温度为320°C，保温时长为6h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为500°C，保温时长为45s，采用水冷，获得成品板。
实施例4
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：5.0wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.30wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.04wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为526°C，热粗轧道次按照13道次控制，在以1.5m/s的轧制速度热粗轧3道次后，以50mm的道次压下量和3.5m/s的轧制速度连续轧制7道次后，后一道次压下率不小于前一道次压下率，道次压下率不下于30%，轧制速度控制在1.0m/s，热粗轧终轧温度为449°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为28%、33%和50%，热精轧出口温度为293°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.62mm，中间退火温度为380°C，保温时长为3.5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为520°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
实施例5
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.15wt%，Mg：5.0wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.3wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.04wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为525°C，热粗轧道次按照19道次控制，在以1.5m/s的轧制速度热粗轧3道次后，以35mm的道次压下量和2.0m/s的轧制速度连续轧制13道次后，后一道次压下率不小于前一道次压下率，道次压下率不下于30%，轧制速度控制在1.5m/s，热粗轧终轧温度为435°C，热粗轧板材厚度为23mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为22%、33%和50%，热精轧出口温度为285°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.55mm，中间退火温度为400°C，保温时长为3h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为490°C，保温时长为20s，采用水冷，获得成品板。
比较例1
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为525°C，热粗轧道次按照23道次控制，最大道次压下量为28mm，最大轧制速度为2.0m/s，热粗轧终轧温度为448°C，热粗轧板材厚度为32mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、33%和50%，热精轧出口温度为300°C，热精轧板材厚度为8mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.8mm，中间退火温度为350°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为530°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
比较例2
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将铸锭降温至490°C后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490°C，热粗轧道次按照19道次控制，最大道次压下量为25mm，最大轧制速度为1.0m/s，热粗轧终轧温度为435°C，热粗轧板材厚度为27mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为30%、37%和50%，热精轧出口温度为310°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.5mm，中间退火温度为340°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为530°C，保温时长为60s，采用水冷，获得成品板。
比较例3
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将铸锭降温至490°C后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为485°C，热粗轧道次按照23道次控制，最大道次压下量为30mm，最大轧制速度为1.5m/s，热粗轧终轧温度为445°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.52mm，中间退火温度为370°C，保温时长为4h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为520°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
比较例4
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将铸锭降温至490°C后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490°C，热粗轧道次按照27道次控制，最大道次压下量为2mm，最大轧制速度为1.5m/s，热粗轧终轧温度为445°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.45mm，中间退火温度为360°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为525°C，保温时长为60s，采用水冷，获得成品板。
比较例5
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为515°C，热粗轧道次按照25道次控制，最大道次压下量为25mm，最大轧制速度为1.0m/s，热粗轧终轧温度为445°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6.1mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.55mm，中间退火温度为340°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为525°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
比较例6
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将铸锭降温至490°C后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为490°C，热粗轧道次按照25道次控制，最大道次压下量为25mm，最大轧制速度为3.0m/s，热粗轧终轧温度为445°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6.1mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.6mm，中间退火温度为350°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为530°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
比较例7
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至540°C，保温10h；然后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为535°C，热粗轧道次按照25道次控制，最大道次压下量为25mm，最大轧制速度为3.0m/s，热粗轧终轧温度为485°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.5mm，中间退火温度为340°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为525°C，保温时长为60s，采用水冷，获得成品板。
比较例8
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.7wt%，Mn：0.34wt%，Fe：0.25wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；将均匀化完成后的高Fe含量5182铝合金铸锭直接出炉进行热粗轧，热粗轧开轧温度为515°C，热粗轧道次按照9道次控制，最大道次压下量为65mm，最大轧制速度为2.5m/s，热粗轧终轧温度为485°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.5mm，中间退火温度为360°C，保温时长为4h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为515°C，保温时长为60s，采用水冷，获得成品板。
比较例9
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.12wt%，Mg：4.6wt%，Mn：0.32wt%，Fe：0.6wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；然后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为515°C，热粗轧道次按照19道次控制，最大道次压下量为35mm，最大轧制速度为2.0m/s，热粗轧终轧温度为455°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.6mm，中间退火温度为360°C，保温时长为3h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为525°C，保温时长为30s，采用水冷，获得成品板。
比较例10
铝合金成分以重量百分比计为：Si：0.08wt%，Mg：4.6wt%，Mn：0.15wt%，Fe：0.3wt%，Cu：0.05wt%，Cr：0.02wt%，Ti：0.02wt%，余量为Al及含量均低于0.05wt%的杂质。
将合金按照上述配比进行熔化，熔体经精炼处理（利用孔径50ppi过滤片进行过滤，氩气在线除气，控制氢含量为0.13ml/100g Al）后利用半连铸设备铸造出厚度为560mm的铸锭；将铸锭经切头、铣面后进行均匀化处理，均匀化制度为：控制加热速度为60°C/h，加热至440°C，保温4h，然后控制加热速度为60°C/h，加热至530°C，保温10h；然后进行热粗轧，热粗轧开轧温度为515°C，热粗轧道次按照19道次控制，最大道次压下量为35mm，最大轧制速度为2.0m/s，热粗轧终轧温度为455°C，热粗轧板材厚度为25mm；热精轧的道次数为3道次，道次压下率分别为25%、29%和50%，热精轧出口温度为305°C，热精轧板材厚度为6mm，获得热轧板材，一次冷轧至1.5mm，中间退火温度为340°C，保温时长为5h，二次冷轧至1.0mm，最终退火温度为525°C，保温时长为60s，采用水冷，获得成品板。
性能测试
含Fe第二相尺寸统计：
对所有实施例和比较例中所获得的成品板，随机取SEM扫描样品，样品尺寸为9mm×9mm，样品经过镶样、磨抛制样后，使用钨灯丝扫描电镜在平行于轧制方向的板材厚度方向截面上随机拍摄20张500X照片，选取其中16张照片使用Image-Pro Plus 6.0统计软件，统计含Fe第二相的面积及等效圆直径，统计含Fe第二相的等效圆直径分布与最大等效圆直径尺寸，计算等效圆直径≤5μm的含Fe第二相的数量百分比，测试结果列于表1中。
成品板力学性能测试：
对所有实施例和比较例中所获得的成品板进行延伸率（A50）、屈服强度（Rp0.2）、抗拉强度（Rs）测试，所有测试样品沿垂直轧制方向进行取样，试样尺寸采用GB/T228推荐的A50拉伸试样，测试结果列于表1中。
表1：实施例及比较例的性能测试结果
从表1可知，实施例1-5的成品板中等效圆直径≤5μm的含Fe第二相的数量百分比（%）均高于95%，含Fe第二相的最大等效圆直径尺寸＜10μm，并且实施例1-5的成品板具有较高的延伸率、较高的屈服强度和较高的抗拉强度。而比较例1-6和9-10的成品板中等效圆直径≤5μm的含Fe第二相的数量百分比（%）显著较低并且含Fe第二相的最大等效圆直径尺寸显著较大，并且比较例1-6和9-10的成品板具有较低的延伸率、较低的屈服强度和较低的抗拉强度。比较例1-10因不满足本发明的要求，导致如下结果：
比较例1因热粗轧道次较多，单道次压下量较小，铸锭单道次轧制变形量小，含Fe第二相破碎不充分，导致含Fe第二相尺寸较大，成品板延伸率较低。
比较例2因热粗轧开轧温度较低，含Fe第二相轧制过程中破碎不够充分，导致含Fe第二相尺寸较大，成品板延伸率不合格。
比较例3和比较例4与比较例2相比，热粗轧道次数增多，单道次压下量小，铸锭单道次轧制变形小，含Fe第二相破碎更加不充分，导致含Fe第二相尺寸较大，成品板延伸率不合格。
比较例5因热粗轧轧制速度较慢，轧制过程中铸锭变形主要为表层或次表层，含Fe第二相破碎不充分，导致尺寸较大，成品板延伸率不合格。
比较例6因热粗轧开轧温度较低，虽然轧制速度提高，但含Fe第二相破碎仍不充分，导致含Fe第二相尺寸较大，成品板延伸率不合格。
比较例7因均匀化温度过高，铸锭发生过烧。
比较例8因单道次压下量过大，热粗轧机无法咬入，导致轧制无法继续进行。
比较例9因Fe元素过高，导致含Fe第二相过于粗大，热粗轧过程破碎效果不佳，成品板延伸率不合格。
比较例10因Mn元素含量较低，Fe元素无法与Mn元素结合成容易破碎的金属间化合物，导致Fe元素在轧制过程中破碎效果不佳，进而导致成品板延伸率不合格。
由上述性能测试结果可以看出：通过严格控制热粗轧过程中的开轧温度、热粗轧道次、道次压下量以及轧制速度等工艺参数，能够使铝合金中大尺寸的含Fe第二相充分破碎和细化，降低了铝合金板中含Fe第二相的尺寸，从而能够降低有害元素Fe对铝合金带来的不利影响，进而提高了铝合金板中的Fe含量，有利于铝合金的循环利用，能够使铝合金板芯部与表面组织更均匀，能够制备具有优异的力学性能和成形性能的铝合金板，缩短了热粗轧的生产周期，提高了生产效率，并且降低了铝合金板的生产成本。
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 (10)
1.一种铝合金板的制备方法，其特征在于，基于所述铝合金板的总重量，所述铝合金板包含按重量百分比计的以下组分：0.08wt%-0.15wt%的Si、4.0wt%-5.0wt%的Mg、0.3wt%-0.4wt%的Mn、0.2wt%-0.4wt%的Fe、≤0.15wt%的Cu、≤0.10wt%的Cr、≤0.25wt%的Zn、0.02wt%-0.04wt%的Ti、以及余量的Al和不可避免的杂质，每种所述杂质的含量均低于0.05wt%，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按配比将所述铝合金板的各组分混合后进行熔化精炼，然后进行铸造以形成铸锭，所述铸锭的厚度在500mm-650mm的范围内；
步骤S2：将所述铸锭进行均匀化处理；
步骤S3：将均匀化处理后的铸锭进行热粗轧以获得热粗轧板，将所述热粗轧的开轧温度控制在520-530°C的范围内，将所述热粗轧的道次控制在13-19道次的范围内，在所述热粗轧过程中，在将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次之后，以35-50mm的道次压下量和2.0-3.5m/s的轧制速度连续轧制至倒数第2-4道次之后，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使道次压下率不小于30%，将轧制速度控制在0.5-1.5m/s的范围内，将所述热粗轧的终轧温度控制在450°C以下；
步骤S4：将所述热粗轧板进行热精轧以获得热精轧板；
步骤S5：将所述热精轧板进行冷却；以及
步骤S6：对冷却后的热精轧板依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧和最终退火以获得所述铝合金板。
2.根据权利要求1所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述铸锭进行均匀化处理包括：将所述铸锭以30-60°C/h的加热速度加热至420-480°C，保温4-8h，然后以30-60°C/h的加热速度加热至520-550°C，保温8-12h。
3.根据权利要求1所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，将所述热精轧的道次控制在2-5道次的范围内，使道次压下率在20-50%的范围内，使后一道次压下率不小于前一道次压下率，使最后一道次压下率>40%，并且使热精轧出口温度在270-300°C的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，将所述中间退火的温度控制在300-400°C的范围内，使所述中间退火的时长在3-8h的范围内，使所述二次冷轧的道次压下率≥30%，使所述最终退火的温度在480-540°C的范围内，使所述最终退火的时长在10-60s的范围内。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S3中得到的所述热粗轧板的厚度在20-35mm的范围内。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S4中得到的所述热精轧板的厚度在4-8mm的范围内。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，经步骤S3进行热粗轧与步骤S4进行热精轧后所述热精轧板的总变形量>98%。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，将均匀化处理后的铸锭热粗轧3-5道次包括将均匀化处理后的铸锭以0.5-1.5m/s的轧制速度热粗轧3-5道次。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板的制备方法，其特征在于，所述铝合金板中等效圆直径为5μm以下的AlFeMn相的个数占比≥95%，所述铝合金板中AlFeMn相的最大等效圆直径<10μm。
10.一种通过根据权利要求1-9中任一项所述的铝合金板的制备方法获得的铝合金板，其特征在于，所述铝合金板的延伸率A50≥27%。
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