TWI612144B - 鋁鎂合金製造方法 - Google Patents

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一種鋁鎂合金製造方法包含以下步驟。製備一含鎂重量百分比為4.00wt%~6.00wt%、含銅重量百分比為0.20wt%~0.70wt%、含鋅重量百分比為0.9wt%~2.1wt%、含錳重量百分比為0.15wt%~0.50wt%、含鐵重量百分比為0.05wt%~0.35wt%及含矽重量百分比為0.05wt%~0.20wt%的熔融鋁合金原料。澆鑄鋁合金原料而成為一鋁胚料。於300~500℃之間，熱軋延該鋁胚料而形成一鋁捲料。待鋁胚料冷卻至室溫後，接著進行冷軋延。於退火溫度450~580℃之間對鋁捲料進行退火。於溫度100~200℃之間一恆溫對該鋁捲料進行人工時效2小時。

Description

鋁鎂合金製造方法
本發明是有關於一種鋁鎂合金製造方法，且特別是有關於一種延緩Type B伸張應變痕出現之鋁鎂合金製造方法。
習知鋁鎂合金為加工硬化型合金，其完全退火材雖具極佳延展性，但因含鎂量之故，於後續成形過程中，容易誘發Type B伸張應變痕。此現象反應於拉伸應力-應變曲線上，即為曲線開始發生較大伏度的階梯狀，同時於產品表面伴隨著開始出現凹凸起伏的平行條紋。因此，如能延緩Type B伸張應變痕出現之時機，將有助於擴大無Type B伸張應變痕疑慮之成形範圍，使成形時不會出現Type B伸張應變痕。
為延緩鋁鎂合金系開始出現Type B伸張應變痕之時機，一般習知技術係利用加大晶粒尺寸，或降低含鎂量等作法，然上述作法雖然有效，但將伴隨使材料之延展性與強度下降。
有鑑於上述的問題，業界仍需研發其他更好的 鋁鎂合金製造方法以延緩Type B伸張應變痕出現之時機。
因此，本發明之一目的是提供一種延緩Type B伸張應變痕出現之鋁鎂合金製造方法。
根據本發明之上述目的，提出一種鋁鎂合金製造方法，其包含以下步驟。製備一含鎂重量百分比為4.00wt%~6.00wt%、含銅重量百分比為0.20wt%~0.70wt%、含鋅重量百分比為0.50wt%~2.50wt%、含錳重量百分比為0.15wt%~0.50wt%、含鐵重量百分比為0.05wt%~0.35wt%及含矽重量百分比為0.05wt%~0.20wt%的熔融鋁合金原料。澆鑄鋁合金原料而成為一鋁胚料。於300~500℃之間，熱軋延該鋁胚料而形成一鋁捲料。待鋁胚料冷卻至室溫後，接著進行冷軋延。於退火溫度450~580℃之間對鋁捲料進行退火。於溫度100~200℃之間一恆溫對該鋁捲料進行人工時效。
依據本發明之一實施例，冷軋延之冷軋量是在50~70%之間。
依據本發明之一實施例，鋁捲料係以盤捲方式降溫達到延長低溫人工時效之效果。
依據本發明之一實施例，更包含於鋁捲料退火後，以水淬方式將鋁捲料急冷至常溫，再重新加熱至進行人工時效的溫度。
依據本發明之一實施例，更包含將該鋁胚料置 於450~500℃以上之預熱爐內至少兩小時，再進行熱軋延。
依據本發明之一實施例，鋁捲料係以120℃進行人工時效2小時。
依據本發明之一實施例，鋁捲料係以170℃進行人工時效2小時。
應用本發明之利用添加微量特定合金元素的方式，使鋁鎂合金略具熱處理型合金(Al-Cu或Al-Zn-Mg系列合金)之特性，因而於退火冷卻後可再利用低溫方式進行人工時效，藉由過程中所析出之微細二次相，達到延緩Type B伸張應變痕出現之效果。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明之一實施例所述之拉伸應力-應變曲線圖；以及[圖2]係繪示本案所述之Type B伸張應變痕的照片示例。
本發明之一種延緩Type B伸張應變痕出現之鋁鎂合金製造方法之流程基本上包含一備料步驟、一澆鑄成型步驟、一熱軋延步驟、一冷軋延步驟、一退火步驟以及一人工時效步驟。
在本實施例中，備料步驟是將重量百分比4.00wt%~6.00wt%的鎂(Mg)元素、重量百分比0.20wt% ~0.70wt%的銅(Cu)元素、重量百分比0.50wt%~2.50wt%的鋅(Zn)元素、重量百分比0.15wt%~0.50wt%的錳(Mn)元素、重量百分比0.05wt%~0.35wt%的鐵(Fe)元素、重量百分比0.05wt%~0.20wt%的矽(Si)元素，熔融於平衡量中之鋁原料中，以備製出一熔融狀態之鋁合金原料，使其略具熱處理型合金(Al-Cu或Al-Zn-Mg系列合金)之特性。
接著，進行澆鑄成型步驟，是將上述備料步驟所得到熔融狀態之鋁合金原料，經由澆鑄而形成一鋁胚料。
鋁胚料接著進行熱軋延步驟，是將澆鑄成型步驟所得到之鋁胚料，置於一攝氏450℃~500℃以上之預熱爐內至少兩小時，再進入熱軋延機進行軋延。熱軋延過程的工作溫度保持在300℃~500℃，軋延後再盤捲成一鋁捲料。
冷軋延步驟是待熱軋延步驟所得之鋁捲料溫度降至室溫後，再開始進行冷軋延，並將冷軋延量控制在50~70%之間，以避免後續退火過程時，冷作儲存能不足，造成退火時所生成之晶粒過於粗大而影響強度與延展性不佳等情形。
隨後，進行退火步驟，將經冷軋延步所得之鋁捲料進行退火處理，退火溫度是選在450℃~580℃之間，隨後以水淬方式急冷至常溫。
最後，進行人工時效步驟，該步驟將鋁捲料重新加熱至鋁料溫度100℃~200℃之間，並以盤捲方式降溫達到延長低溫人工時效之效果，最終得到具延緩Type B伸 張應變痕出現之鋁鎂合金片。
下列為習知比較例與本發明具延緩Type B伸張應變痕之鋁鎂合金片之實施例，其合金成份詳述如下： 習知比較例之AA5182鋁合金：鎂(Mg)含量在4.5wt%、鐵(Fe)含量0.26wt%、矽(Si)含量0.13wt%、錳(Mn)含量0.2wt%、銅(Cu)含量0.02wt，其餘為鋁含量。
本發明之A合金實施例，其合金成份為：鎂(Mg)含量在4.5wt%、鐵(Fe)含量0.25wt%、矽(Si)含量0.12wt%、錳(Mn)含量0.45wt%、銅(Cu)含量0.53wt%、鋅(Zn)含量0.9wt%，其餘為鋁含量。
本發明之B合金實施例，其合金成份為：鎂(Mg)含量在5.5wt%、鐵(Fe)含量0.28wt%、矽(Si)含量0.15wt%、錳(Mn)含量0.35wt%、銅(Cu)含量0.37wt%、鋅(Zn)含量2.1wt%，其餘為鋁含量。
習知比較例與本發明之實施例合金成份，列如表一：
Figure TWI612144BD00001
經由前述所揭露之製造方法，習知比較例與本 發明實施例(即A合金與B合金)，其經「一般退火」或本發明之「退火+人工時效(含以兩種溫度進行時效處理2小時)」之強度與發生Type B伸張應變痕之critical strain(εC)的關係，如以下表二所列：
Figure TWI612144BD00002
請參照[圖1]，其繪示根據本發明之一實施例所述之拉伸應力-應變曲線圖。此圖係上述表二其中施予「退火與人工時效170℃ 2小時」的條件後所得之比較例、A合金、B合金各別拉伸應力-應變曲線圖。參數εC表示「Type B伸張應變痕」首次出現時的伸張量(%)。每條曲線對應的「箭頭」，係標示εC的位置，即「Type B伸張應變痕」首次出現時的伸張量(%)。
由上述圖1及表二可以看出，習知比較例之鋁鎂(Al-Mg)合金系，並不具備時效析出之效果(即進行人工時效後，其降伏強度及εC均未明顯提升)，但經由本發明所揭露之一種延緩Type B伸張應變痕之鋁鎂合金製造方法，於退火過程後施以人工時效，利用低溫人工時效過程中所析出之微細二次相，而能達到延緩Type B伸張應變痕出現之 效果。若將A合金使用加工時，不但其降伏強度提高(例如表二中的178MPa)，且在伸張幅度小於3.30%的範圍內時(退火+人工時效170℃)均不會產生Type B伸張應變痕。若將B合金使用加工時，其降伏強度更可高達216MPa，且在伸張幅度小於8.15%的範圍內時(退火+人工時效170℃)均不會產生Type B伸張應變痕。
請參照[圖2]，其繪示本案所述之Type B伸張應變痕的照片示例，方便審查時理解應變痕的態樣。圖中的「兩箭頭」表示拉伸的施力方向，Type B伸張應變痕即為照片中的平行條紋。該技術領域中，另有稱為「Type A」之伸張應變痕，但非本發明所欲處理的問題，故不提供Type A伸張應變痕的相關資訊。
應用本發明之鋁鎂合金製造方法，利用添加微量特定合金元素的方式，使鋁鎂合金略具熱處理型合金(Al-Cu或Al-Zn-Mg系列合金)之特性，因而於退火冷卻後可再利用低溫方式進行人工時效，藉由過程中所析出之微細二次相，達到延緩Type B伸張應變痕出現之效果。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (7)

  1. 一種鋁鎂合金製造方法，包含：製備一含鎂重量百分比為4.00wt%~6.00wt%、含銅重量百分比為0.20wt%~0.70wt%、含鋅重量百分比為0.9wt%~2.1wt%、含錳重量百分比為0.15wt%~0.50wt%、含鐵重量百分比為0.05wt%~0.35wt%及含矽重量百分比為0.05wt%~0.20wt%的熔融鋁合金原料；澆鑄該鋁合金原料而成為一鋁胚料；於300~500℃之間，熱軋延該鋁胚料而形成一鋁捲料；待該鋁胚料冷卻至室溫後，接著進行冷軋延；於退火溫度450~580℃之間對該鋁捲料進行退火；以及於溫度100~200℃之間一恆溫對該鋁捲料進行人工時效達2小時。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製造方法，其中該冷軋延之冷軋量是在50~70%之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製造方法，其中該鋁捲料係以盤捲方式降溫達到延長低溫人工時效之效果。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製 造方法，更包含於該鋁捲料退火後，以水淬方式將該鋁捲料急冷至常溫，再重新加熱至進行人工時效的溫度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製造方法，更包含將該鋁胚料置於450~500℃以上之預熱爐內至少兩小時，再進行熱軋延。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製造方法，其中該鋁捲料係以120℃進行人工時效。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金製造方法，其中該鋁捲料係以170℃進行人工時效。
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