CN117467871A - 车门内板用6xxx系铝合金板材、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车门内板用6XXX系铝合金板材、其制备方法及应用。按重量百分比计，板材包括Si 1.55~1.85%，Fe≤0.3%，Cu 0.05~0.3%，Mn 0.05~0.15%，Mg 0.2~0.9%，Ti 0.01~0.03%，余量为Al及不可避免的杂质，Si和Mg的原子比为（1.5~7.9）:1；制备方法包括：将原料混合后依次进行熔炼与铸造、均匀化—降温保温一体化处理、热轧、一次冷轧、中间退火、二次冷轧、固溶、矫直、预时效。本发明的板材加工硬化指数高、各向异性小、平面应变极限高，室温停放稳定性好、烘烤屈服强度高，兼顾良好的力学性能和成形性能，适合应用于汽车车门内板的冲压成形。

Description

车门内板用6XXX系铝合金板材、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及铝合金汽车板制造及应用技术领域，具体而言，涉及一种车门内板用6XXX系铝合金板材、其制备方法及应用。

背景技术

随着汽车工业的发展，能源、环境和安全三大问题日渐突显，能源匮乏和环境污染成为影响汽车工业可持续发展的主要原因。通过减轻车身重量来降低能源消耗、减少尾气排放已经成为汽车公司提高竞争力的重要途径。铝合金板材由于质轻、比强度高、综合性能优良、易于循环回收利用等，被认为是汽车轻量化的理想材料。

车门内板结构复杂，要求合金板材具有良好的冲压成形性；同时，作为车门附件主要安装位置，要求其具有足够的强度和刚度，即足够的烘烤屈服强度，其中冲压成形性要求是车门内板最大的挑战。当前汽车板用6014、6016铝合金冲压成形性不足，难以满足车门内板等复杂零件的成形需求；同时，6XXX系铝合金存在自然时效现象，即随着停放时间的延长，合金的力学性能发生改变，尤其是屈服强度上升，这对冲压成形是不利的。所以，当前汽车车门外板主要采用6XXX系铝合金、内板主要采用5XXX系铝合金，通过胶接、铆接等复杂工艺连接在一起使用。但汽车车门内、外板铝合金系列不同，后续回收过程中难以拆解分拣，影响汽车零部件的循环回收利用。

近年来，关于汽车车门内板用6XXX系铝合金板材开发的研究并不多。专利CN105378125B公开了一种用于机动车辆车身结构的铝合金制成的板材，合金成分Si元素含量0.15~0.50%，Mn元素含量1.0~1.5%，Mg元素含量被限制到杂质的含量（小于0.05%），属于铝锰系合金体系；加工路径为熔铸、均匀化、热轧、冷轧、退火、伸展变平、化学酸洗。专利CN108136730B公开了一种具有优异的机械强度和碰撞行为的折衷的机动车车身结构组件，合金成分Si元素含量0.60~0.85%，Mg元素含量0.50~1.00%，属于Mg过量体系。专利CN114829644A公开了一种制造用于机动车车身的结构组件的改进的方法，合金成分Si元素含量0.75~1.10%，Cu元素含量0.5~0.8%，Mg元素含量0.75~1%，Si元素和Mg元素含量基本保持在1:1。

但是，上述方案均重点关注屈服强度、单轴拉伸伸长率、孔穴扩张比等力学性能，并针对上述性能进行了成分和制备方法的改进，其成形性能仍有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种车门内板用6XXX系铝合金板材、其制备方法及应用，以解决现有技术中车门内板用6XXX系铝合金板材无法兼顾成形性能和力学性能的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种车门内板用6XXX系铝合金板材的制备方法，按重量百分比计，车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.55~1.85%，Fe≤0.3%，Cu 0.05~0.3%，Mn 0.05~0.15%，Mg 0.2~0.9%，Ti 0.01~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al，Si和Mg的原子比为（1.5~7.9）:1；制备方法包括以下步骤：步骤S1，按照成分配比将车门内板用6XXX系铝合金板材的原料混合后，进行熔炼与铸造，得到铝合金铸锭；步骤S2，将铝合金铸锭进行均匀化—降温保温一体化处理，得到一体化铸锭；步骤S3，将一体化铸锭出炉后直接进行热轧，得到热轧材；步骤S4，将热轧材依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧，得到冷轧材；步骤S5，将冷轧材依次进行固溶处理、矫直处理、预时效处理，得到车门内板用6XXX系铝合金板材。

进一步地，按重量百分比计，车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.60~1.80%，Fe 0.17~0.18%，Cu 0.05~0.22%，Mn 0.1~0.12%，Mg 0.39~0.66%，Ti 0.02~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al，且其中Si和Mg原子比为（2.1~4.0）:1。

进一步地，车门内板用6XXX系铝合金板材的加工硬化指数n_(10-20)≥0.28，各向异性∆r₁₀≤0.15，平面应变极限FLC_min≥0.2。

进一步地，车门内板用6XXX系铝合金板材的180天室温停放稳定性≤15MPa，烘烤屈服强度R_p0.2(BH)≥250MPa。

进一步地，步骤S2中，均匀化—降温保温一体化处理包括依次进行的均匀化热处理和降温保温处理，其中，均匀化热处理的温度为540~570℃，时间为4~25h，升温速率为20~80℃/h；和/或降温保温处理的温度为500~530℃，时间为1.5~18h。

进一步地，步骤S3中，热轧的开轧温度为490~530℃，终轧温度为240~360℃；和/或热轧材的厚度为4~8mm。

进一步地，步骤S4中，中间退火的温度为470~500℃，时间为15~60s；和/或一次冷轧的压下率为15~60%，二次冷轧的压下率为62~82%；和/或冷轧材的厚度为0.8~2.5mm。

进一步地，步骤S5中，固溶处理的温度为510~560℃，时间为10~150s；和/或矫直处理的矫直量为0.3~1.0%；和/或预时效处理的温度为60~100℃，时间为2~10h。

根据本发明的另一方面，提供了一种车门内板用6XXX系铝合金板材，由本发明上述的制备方法得到。

根据本发明的另一方面，提供了本发明上述车门内板用6XXX系铝合金板材在汽车车门内板领域的应用。

本发明的创造性至少体现在以下方面：

（1）本发明的合金成分属于Si过量体系，弥散相密度较高，可以通过横向滑移的方式使变形更加均匀，从而提高合金板材的加工硬化指数，实现6XXX系铝合金的高成形性；同时，Si过量体系有利于提高合金板材的室温停放稳定，本发明室温停放稳定性达到最优（180d-7d）≤15MPa，减小供货周期内合金板材的力学性能的波动，有利于冲压成形稳定性。

（2）本发明的制备方法中，设计了均匀化—降温保温一体化处理工艺，降温保温过程由均匀化热处理过程直接过渡，省去了均匀化热处理冷却过程和二次保温的加热过程，可以避免均匀化热处理冷却过程中Mg₂Si的析出，消除其对后续加工及热处理过程的不利影响，而且不需要进行二次保温的加热过程，可大幅提高生产效率，降低生产成本。同时，本发明在一次冷轧和二次冷轧之间增加中间退火工艺，中间退火过程板材组织发生再结晶，晶粒由一次冷轧产生的纤维状组织转变为拉长态的再结晶晶粒，轧制织构向再结晶织构转变，通过微观组织和织构的调控有利于成品板材性能提升。

本发明的进步性至少体现在以下方面：

（1）本发明通过合金成分设计与固溶、预时效调控溶质-团簇比例实现合金板材加工硬化指数的提升，通过热轧工艺及冷轧工艺调控合金组织和织构组分实现各向异性减小，通过中间退火和冷轧工艺控制晶粒尺寸和织构组分实现平面应变极限提高，通过合金成分创新设计及加工工艺的精确控制，制备得到的合金板材加工硬化指数n_(10-20)≥0.28，各向异性∆r₁₀≤0.15，平面应变极限FLC_min≥0.2，冲压成形性较6014、6016等现有6XXX系铝合金汽车板实现全面提升。同时，本发明在提高合金板材冲压成形性的基础上，烘烤屈服强度达到R_p0.2(BH) ≥250MPa，确保烘烤后有足够的强度和刚度，满足车门附件安装要求，实现新型6XXX系铝合金板材综合性能的平衡与提升，充分满足汽车车门内板等应用场景需求。

（2）本发明采用6XXX系铝合金代替常规的5XXX系铝合金制备汽车车门内板，从而实现车门内、外板合金系列一致化，利于循环回收利用。循环回收利用的能耗仅为原铝制造的5~10%，排放的二氧化碳也仅为原铝制造的5%，可以极大地降低能耗，减少环境污染。

综上，本发明的6XXX系铝合金板材具有加工硬化指数高、各向异性小、平面应变极限高等良好的成形性能，同时具有室温停放稳定性好、烘烤屈服强度高等良好的力学性能，适合应用于汽车车门内板的冲压成形，有利于实现车门内、外板合金系列一致化和循环回收利用，可以极大地降低能耗，减少环境污染，推动汽车行业高质量发展。

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示出了根据本发明一种实施例的车门内板用6XXX系铝合金板材在汽车车门内板领域的应用示意图。

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。

原子比：合金里金属原子的个数比。

加工硬化指数：该指数由真应力真应变关系定义，指金属薄板成形时真应力S与真应变ε关系式中的幂指数n，关系式如下：S = Kεⁿ，式中K为强度系数；n _(10-20)为真应变ε为10~20%之间的计算结果。

各向异性：金属板材的塑性应变比r值，是材料在冲压成形时宽度上的应变值与厚度上的应变值之比ε_w/ε_t；各向异性Δr＝(r₀＋r₉₀－2r₄₅)÷2，其中r₀、r₉₀和r₄₅分别是相对于轧制方向(RD)在0°、45°和90°方向上的r值；∆r₁₀为应变值为10%时的计算结果。

平面应变极限：成形曲线（FLC）主要描述板料在不同应变路径下变形的最大指标；平面应变极限FLC_min指成形曲线（FLC）上的最低点，一般在变形路径为平面应变附近。

室温停放稳定性：6XXX系铝合金随时间延长发生自然时效现象，屈服强度一般会上升，汽车行业通常采用热处理后室温条件下停放180天与7天屈服强度差值来评价材料稳定性，即室温停放稳定性（180d-7d）或180天室温停放稳定性。

烘烤屈服强度：合金板材经过2%预拉伸＋20min@185℃条件烘烤后测得的屈服强度。

正如本发明背景技术中所述，现有技术中存在车门内板用6XXX系铝合金板材无法兼顾成形性能和力学性能的问题。为了解决上述问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种车门内板用6XXX系铝合金板材的制备方法，按重量百分比计，车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.55~1.85%，Fe≤0.3%，Cu 0.05~0.3%，Mn 0.05~0.15%，Mg 0.2~0.9%，Ti 0.01~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al；其中，Si和Mg的原子比为（1.5~7.9）:1。

制备方法包括以下步骤：步骤S1，按照成分配比将车门内板用6XXX系铝合金板材的原料混合后，进行熔炼与铸造，得到铝合金铸锭；步骤S2，将铝合金铸锭进行均匀化—降温保温一体化处理，得到一体化铸锭；步骤S3，将一体化铸锭出炉后直接进行热轧，得到热轧材；步骤S4，将热轧材依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧，得到冷轧材；步骤S5，将冷轧材依次进行固溶处理、矫直处理、预时效处理，得到车门内板用6XXX系铝合金板材。

本发明创新性地针对与车门内板冲压成形性能直接相关的几个新旧要素，包括加工硬化指数、各向异性、平面应变极限，以及与力学性能相关的室温停放稳定性和烘烤屈服强度，进行合金成分和制备方法设计，可以在保证合金具备足够的强度和刚度的前提下，实现加工硬化指数的提升，减小各向异性，提高平面应变极限，制备出的车门内板用6XXX系铝合金板材的冲压成形性能较6014、6016等现有6XXX系铝合金汽车板实现全面提升，同时可以满足车门附件安装要求，实现铝合金板材综合性能的平衡与提升，充分满足汽车车门内板等应用场景需求。

发明人在研究过程中出乎意料地发现，Si元素含量较低，或者合金中Mg含量高于Si时，合金中弥散相密度较低，使变形不均匀，合金板材的加工硬化指数和平面应变极限较低，合金板材的冲压成形性较差，室温停放稳定性也较差，因此设计Si 1.55~1.85%，Mg 0.2~0.9%。Si元素在铝合金中的最大固溶度为1.65%，Fe、Mn元素形成金属间化合物会消耗少量Si元素，综合考虑Si元素含量上限设计为1.85%；一方面可以避免铸锭中出现块状单质Si，均匀化过程中无法完全回溶，对后续加工及热处理过程产生不利影响；另一方面可以避免固溶时Si元素无法回溶，存在单质Si导致合金板材的冲压成形性、室温停放稳定性和烘烤屈服强度下降，因此本发明限定合金成分在上述特定范围之内。

在实际制备过程中，本发明先按照成分配比将车门内板用6XXX系铝合金板材的原料混合后，进行熔炼与铸造，得到铝合金铸锭；然后将铝合金铸锭进行均匀化—降温保温一体化处理，得到一体化铸锭；其中保温过程由均匀化热处理过程不经冷却至室温直接过渡，省去了均匀化热处理冷却过程和二次保温的加热过程，可以避免均匀化热处理冷却过程中Mg₂Si的析出，消除其对后续加工及热处理过程的不利影响，而且不需要进行二次保温的加热过程，可大幅提高生产效率，降低生产成本。

然后将一体化铸锭出炉后直接进行热轧，得到热轧材后依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧，得到冷轧材；通过在一次冷轧和二次冷轧之间增加中间退火工艺，中间退火过程板材组织发生再结晶，晶粒由一次冷轧产生的纤维状组织转变为拉长态的再结晶晶粒，轧制织构向再结晶织构转变，通过微观组织和织构的调控有利于成品板材性能提升。最后将冷轧材依次进行固溶处理、矫直处理、预时效处理，使得冷轧板材发生再结晶，Mg₂Si回溶，稳定化团簇析出，得到可以兼顾成形性能和力学性能的车门内板用6XXX系铝合金板材。

综上，本发明通过合金成分设计与固溶、预时效调控溶质-团簇比例实现合金板材加工硬化指数的提升，通过热轧工艺及冷轧工艺调控合金组织和织构组分实现各向异性减小，通过中间退火和冷轧工艺控制晶粒尺寸和织构组分实现平面应变极限提高，通过合金成分创新设计及加工工艺的精确控制，制备得到的合金板材加工硬化指数n_(10-20)≥0.28，各向异性∆r₁₀≤0.15，平面应变极限FLC_min≥0.2，冲压成形性较6014、6016等现有6XXX系铝合金汽车板实现全面提升。同时，本发明在提高合金板材冲压成形性的基础上，烘烤屈服强度达到R_p0.2(BH) ≥250MPa，确保烘烤后有足够的强度和刚度，满足车门附件安装要求，实现新型6XXX系铝合金板材综合性能的平衡与提升，充分满足汽车车门内板等应用场景需求。

为进一步改善6XXX系铝合金板材的加工硬化指数、各向异性、平面应变极限等成形性能，同时进一步改善室温停放稳定性、烘烤屈服强度等力学性能，在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.60~1.80%，Fe0.17~0.18%，Cu 0.05~0.22%，Mn 0.1~0.12%，Mg 0.39~0.66%，Ti 0.02~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al，且其中Si和Mg原子比为（2.1~4.0）:1。

如上所述，本发明制备得到的6XXX系铝合金板材具有良好的成形性能，具体地，在一种优选的实施方式中，车门内板用6XXX系铝合金板材的加工硬化指数n_(10-20)≥0.28，比如0.28~0.3，各向异性∆r₁₀≤0.15，平面应变极限FLC_min≥0.2，比如0.2~0.25。

如上所述，本发明制备得到的6XXX系铝合金板材具有良好的力学性能，具体地，在一种优选的实施方式中，车门内板用6XXX系铝合金板材的180天室温停放稳定性≤15MPa，烘烤屈服强度R_p0.2(BH)≥250MPa，比如250~280 MPa。

在一种优选的实施方式中，步骤S2中，均匀化—降温保温一体化处理包括依次进行的均匀化热处理和降温保温处理，其中，均匀化热处理的温度为540~570℃，时间为4~25h，升温速率为20~80℃/h；和/或降温保温处理的温度为500~530℃，时间为1.5~18h。上述条件下，可以更好地避免均匀化热处理冷却过程中Mg₂Si的析出，改善组织均匀性，进一步提高合金板材的冲压成形性、室温停放稳定性和烘烤屈服强度，同时进一步提高生产效率，降低生产成本

出于促进合金中可溶相比如Mg₂Si相、Q-AlCuMgSi相的回溶，同时进一步提高难溶相比如AlFeMnSi相的断续化程度，以进一步改善合金板材成形性能和力学性能的目的，在一种优选的实施方式中，步骤S3中，热轧的开轧温度为490~530℃，终轧温度为240~360℃；和/或热轧材的厚度为4~8mm。

在一种优选的实施方式中，步骤S4中，中间退火的温度为470~500℃，时间为15~60s；和/或一次冷轧的压下率为15~60%，二次冷轧的压下率为62~82%；和/或冷轧材的厚度为0.8~2.5mm。上述条件下更有利于合金板材组织发生再结晶，同时促进Mg₂Si回溶，从而进一步提升成品板材性能。

为进一步提高冷轧板材的再结晶程度和Mg₂Si回溶程度，同时进一步增加稳定化团簇析出，在一种优选的实施方式中，步骤S5中，固溶处理的温度为510~560℃，时间为10~150s；和/或矫直处理的矫直量为0.3~1.0%；和/或预时效处理的温度为60~100℃，时间为2~10h，可以进一步改善合金板材的冲压成形性、室温停放稳定性和烘烤屈服强度。

在本发明又一种典型的实施方式中，还提供了一种车门内板用6XXX系铝合金板材，由本发明上述的制备方法得到，其具有加工硬化指数高、各向异性小、平面应变极限高等良好的成形性能，同时具有室温停放稳定性好、烘烤屈服强度高等良好的力学性能，适合应用于汽车车门内板的冲压成形，有利于实现车门内、外板合金系列一致化和循环回收利用，可以极大地降低能耗，减少环境污染，推动汽车行业高质量发展。

在本发明又一种典型的实施方式中，还提供了本发明上述的车门内板用6XXX系铝合金板材在汽车车门内板领域的应用，包括乘用车和商用车的四门两盖内板或五门一盖内板等，本发明一种典型的实施方式中的车门内板用6XXX系铝合金板材在汽车车门内板领域的应用示意图见图1。

典型的但非限定性的，按重量百分比计，车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.55%、1.58%、1.60%、1.62%、1.65%、1.68%、1.70%、1.72%、1.75%、1.78%、1.80%、1.82%、1.85%或其任意两个数值组成的范围值，Fe 0.17%、0.18%、0.20%、0.22%、0.25%、0.28%、0.3%或其任意两个数值组成的范围值，Cu 0.05%、0.08%、0.10%、0.15%、0.20%、0.22%、0.25%、0.3%或其任意两个数值组成的范围值，Mn 0.05%、0.08%、0.10%、0.12%、0.15%或其任意两个数值组成的范围值，Mg 0.2%、0.3%、0.39%、0.5%、0.6%、0.66%、0.7%、0.8%、0.9%或其任意两个数值组成的范围值，Ti 0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%或其任意两个数值组成的范围值，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al。

典型的但非限定性的，车门内板用6XXX系铝合金板材中Si和Mg的原子比为1.5:1、2.1:1、2.5:1、3.0:1、3.5:1、4.0:1、4.5:1、5.0:1、5.5:1、6.0:1、6.5:1、7.0:1、7.5:1、7.9:1或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S2中，均匀化热处理的温度为540℃、545℃、550℃、555℃、560℃、565℃、570℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为4h、6 h、10 h、15 h、20 h、25h或其任意两个数值组成的范围值，升温速率为20℃/h、30℃/h、40℃/h、50℃/h、60℃/h、70℃/h、80℃/h或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S2中，降温保温处理的温度为500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为1.5 h、3 h、5 h、7 h、10h、12 h、15 h、18h或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S3中，热轧的开轧温度为490℃、495℃、500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃或其任意两个数值组成的范围值，终轧温度为240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S4中，中间退火的温度为470℃、475℃、480℃、485℃、490℃、495℃、500℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为15s、20 s、30 s、40 s、50 s、60s或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S4中，一次冷轧的压下率为15%、20%、30%、40%、50%、60%或其任意两个数值组成的范围值，二次冷轧的压下率为62%、65%、70%、75%、80%、82%或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S5中，固溶处理的温度为510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为10 s、30 s、50 s、80 s、100 s、120s、150s或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S5中，矫直处理的矫直量为0.3%、0.5%、0.6%、0.8%、1.0%或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，步骤S5中，预时效处理的温度为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为2 h、3 h、4 h、5 h、6h、7 h、8 h、9 h、10h或其任意两个数值组成的范围值。

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

6XXX系铝合金板材的成分见表1，制备工艺参数见表2。

步骤S1，按照成分配比将6XXX系铝合金板材的原料混合后，进行熔炼与铸造，得到铝合金铸锭；

步骤S2，将铝合金铸锭依次进行均匀化热处理和降温保温处理，（30℃/h）560℃×8h＋520℃×2h，得到一体化铸锭；

步骤S3，将一体化铸锭出炉后直接进行热轧，开轧温度510℃，终轧温度270℃，得到热轧材，厚度为6mm；

步骤S4，将热轧材依次进行一次冷轧（压下率为45%）、中间退火（490℃×30s）、二次冷轧（压下率为70%），得到冷轧材，厚度为1.0mm；

步骤S5，将冷轧材依次进行固溶处理（555℃×30s）、矫直处理（矫直量0.5%）、预时效处理（90℃×8h），得到6XXX系铝合金板材。

6XXX系铝合金板材在室温停放7天后评价其性能，评价结果见表3。

实施例2至7

与实施例1的区别在于，6XXX系铝合金板材的成分不同，详见表1。

实施例8至14

与实施例1的区别在于，6XXX系铝合金板材的制备工艺参数不同，详见表2。

对比例1至5

与实施例1的区别在于，6XXX系铝合金板材的成分不同，详见表1。

对比例6至11

与实施例1的区别在于，6XXX系铝合金板材的制备工艺参数不同，详见表2。

测试方法：

加工硬化指数n_(10-20)：参考《GB/T 5028-2008 金属材料薄板和薄带拉伸应变硬化指数(n值)的测定》。

各向异性∆r₁₀：参考《GB/T 5027-2016金属材料薄板和薄带塑性应变比(r值)的测定》。

平面应变极限FLC_min：参考《GB/T 15825.8-2008 金属薄板成形性能与试验方法第8部分：成形极限图(FLD)测定指南》。

180天室温停放稳定性：室温停放7天到室温停放180天，屈服强度变化差异随室温停放时间的变化，屈服强度测试参考《GB/T 228-2010 金属材料 拉伸试验 室温试验方法》。

烘烤屈服强度R_p0.2(BH)：合金板材经过2%预拉伸＋20min@185℃条件烘烤后测得的屈服强度，屈服强度测试参考《GB/T 228-2010 金属材料 拉伸试验 室温试验方法》。

表1

表2

注：表2中“/”表示与实施例1相同。

表3

对比例1中Si元素和Mg元素原子比接近1:1，弥散相密度较低，合金板材的冲压成形性较差；同时，该合金成分的室温停放稳定性也较差。

对比例2中Si元素含量减少，弥散相密度较低，使变形不均匀，合金板材的加工硬化指数和平面应变极限较低，合金板材的冲压成形性较差。

对比例3中Si元素和Mg元素原子比接近1:1，相对于对比例1的Si＋Mg元素含量进一步提升，合金板材的冲压成形性进一步下降，室温停放稳定性也进一步下降。

对比例4中Cu元素含量偏高，合金板材的初始屈服强度提升，室温停放稳定性提升，烘烤屈服强度提升，但加工硬化指数略有下降，合金板材的冲压成形性略有下降。

对比例5中Si元素含量偏高，超出了Si元素在铝合金中的最大固溶度极限，铸锭中存在块状单质Si，均匀化过程中无法完全回溶，对后续加工及热处理过程产生不利影响，固溶时Si元素也无法回溶，仍存在单质Si，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例6中均匀化温度偏低、热轧开轧温度偏低，铸态组织均匀性不高，可溶相Mg₂Si相、Q-AlCuMgSi相回溶不彻底，难溶相AlFeMnSi相断续化程度不高，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例7中未采用均匀化—降温保温一体化工艺，均匀化热处理之后空气冷却至室温，后续二次加热后进行热轧，均匀化热处理冷却过程中Mg₂Si大量析出，对后续加工及热处理过程产生不利影响，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例8中热轧终轧温度偏高，造成Mg₂Si大量析出，对后续加工及热处理过程产生不利影响，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例9中中间退火温度偏低，中间退火过程发生的再结晶程度较低，Mg₂Si回溶数量较少，对后续加工及热处理过程产生不利影响，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例10中固溶温度偏低，冷轧板材的再结晶程度较低，Mg₂Si回溶程度较差，导致合金板材的冲压成形性下降，室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

对比例11中预时效温度偏低，稳定化团簇析出较少，导致合金板材的室温停放稳定性下降，烘烤屈服强度下降。

由上可知，与对比例相比，本发明各实施例通过合金成分的创新设计及加工工艺的精确控制，使用Si过量体系并限定特定的Si和Mg原子比，提高弥散相密度，改变滑移体系，使变形更加均匀，从而提高合金板材的冲压成形性，同时有利于提高合金板材的室温停放稳定性；适当控制Cu元素含量以减少对冲压成形性的不利影响。同时本发明各实施例使用均匀化—降温保温一体化工艺，通过热轧开轧温度、热轧终轧温度、热轧卷材厚度、中间退火工艺、二次冷轧卷材厚度、固溶工艺、矫直量、预时效工艺等的精确控制，获得了冲压成形性优异，室温停放稳定性优异，烘烤屈服强度优异的新型6XXX系铝合金板材，可在汽车车门内板领域推广应用。

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)

1.一种车门内板用6XXX系铝合金板材的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，所述车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.55~1.85%，Fe≤0.3%，Cu 0.05~0.3%，Mn0.05~0.15%，Mg 0.2~0.9%，Ti 0.01~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al，Si和Mg的原子比为（1.5~7.9）:1；

所述制备方法包括以下步骤：

步骤S1，按照成分配比将车门内板用6XXX系铝合金板材的原料混合后，进行熔炼与铸造，得到铝合金铸锭；

步骤S2，将所述铝合金铸锭进行均匀化—降温保温一体化处理，得到一体化铸锭；

步骤S3，将所述一体化铸锭出炉后直接进行热轧，得到热轧材；

步骤S4，将所述热轧材依次进行一次冷轧、中间退火、二次冷轧，得到冷轧材；

步骤S5，将所述冷轧材依次进行固溶处理、矫直处理、预时效处理，得到所述车门内板用6XXX系铝合金板材。

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，所述车门内板用6XXX系铝合金板材的成分包括：Si 1.60~1.80%，Fe 0.17~0.18%，Cu 0.05~0.22%，Mn 0.1~0.12%，Mg 0.39~0.66%，Ti 0.02~0.03%，不可避免的杂质总量≤0.15%，其中每种不可避免的杂质≤0.05%，余量为Al，且其中Si和Mg原子比为（2.1~4.0）:1。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述车门内板用6XXX系铝合金板材的加工硬化指数n_(10-20)≥0.28，各向异性∆r₁₀≤0.15，平面应变极限FLC_min≥0.2。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述车门内板用6XXX系铝合金板材的180天室温停放稳定性≤15MPa，烘烤屈服强度R_p0.2(BH)≥250MPa。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，

所述均匀化—降温保温一体化处理包括依次进行的均匀化热处理和降温保温处理，其中，

所述均匀化热处理的温度为540~570℃，时间为4~25h，升温速率为20~80℃/h；和/或

所述降温保温处理的温度为500~530℃，时间为1.5~18h。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，

所述热轧的开轧温度为490~530℃，终轧温度为240~360℃；和/或

所述热轧材的厚度为4~8mm。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，

所述中间退火的温度为470~500℃，时间为15~60s；和/或

所述一次冷轧的压下率为15~60%，所述二次冷轧的压下率为62~82%；和/或

所述冷轧材的厚度为0.8~2.5mm。

8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，

所述固溶处理的温度为510~560℃，时间为10~150s；和/或

所述矫直处理的矫直量为0.3~1.0%；和/或

所述预时效处理的温度为60~100℃，时间为2~10h。

9.一种车门内板用6XXX系铝合金板材，其特征在于，由权利要求1至8中任一项所述的制备方法得到。

10.一种权利要求9所述的车门内板用6XXX系铝合金板材在汽车车门内板领域的应用。