一种汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法与流程

本发明涉及铝合金汽车板材，具体涉及一种汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法。

背景技术：

1、目前，汽车轻量化是实现节能减排最可行且有效的措施，降低汽车车身重量是响应汽车轻量化的主要目标之一，其不仅可以满足汽车已有的功能，如安全性、舒适性、美观性等，还可以降低燃油消耗、减少空气污染和汽车尾气排放。同时，在新能源汽车领域，汽车轻量化可有效改善续航里程、动力性等问题。铝合金是汽车轻量化的首选材料，这是由于其密度小、质量轻、易加工等特点。其中，用在汽车车身板的铝合金主要包括5系铝合金和6系铝合金。5系铝合金是不可热处理的合金，其表面在变形过程中容易出现吕德斯带和桔皮，因此，5系铝合金大多被用在汽车内板上。6系铝合金是可热处理的合金，其由于具备优良的成形性能和烘烤硬化性能等，被广泛应用在汽车外覆盖件上，如6005a、6014、6016铝合金；另外，在汽车结构件和电池底板等方面有应用，如6451、6111铝合金。

2、为了加快汽车轻量化的进程，可进行更高强度的铝合金材料开发，为进一步汽车车身减重进行储备，尤其是在新能源汽车方面，该高强度铝合金板材开发能够更好的解决续航里程不足以及提高动力性问题。如中国专利申请cn114107746 a中公开了一种高性能宽幅6xxx铝合金板带及其制造方法，采用半固态加工、颗粒增强结合双辊薄带连铸工艺，生产出的铝合金板带在t4或t42态下的屈服强度可达160-240mpa，抗拉强度240-320mpa；烤漆后的屈服强度可达260-300mpa，抗拉强度340-380mpa；该方法虽然通过颗粒增强的工艺使板带常温和烘烤后的强度提高，但在现有汽车薄板带的生产线上难以实现，更换设备成本太高；中国专利申请cn112119176 a中公开了高强度6xxx和7xxx铝合金及其制备方法，采用添加不同合金元素zr、sc、sn、zn、ni等的方式，实现屈服强度和/或拉伸强度大于450mpa的高强度6xxx铝合金的制备，该方法通过添加多种合金元素使其屈服强度大于450mpa，但在生产中添加稀土元素等对于整体生产成本的控制是不利的；中国专利申请cn110079716a公开了汽车车体用含高锰铬6xxx系铝合金材料及其制备方法，在现有的jis-6n01合金基础上将mn+cr提高到0.5-0.75％，将制成的合金通过尖峰时效、过时效和短周期加热后抗张强度不小于260mpa，屈服强度控制在241-280mpa之间，经长周期加热后的屈服强度不小于230mpa，能有效抵抗热暴露后的强度衰竭，该方法主要通过提高mn+cr的添加比例，分析尖峰时效、过时效和短周期、长周期加热后强度的变化，但汽车车身板材生产主要采用欠时效状态，虽然添加mn后可抑制型材表面的粗晶层，但添加大量的mn又会促使特定取向晶粒生长，不利于各向异性的调控。

3、上述方法虽然在6系高强度板材的制备方面做了大量的研究，主要围绕颗粒增强、喷射成形、添加合金元素等方式实现强度的提高，但在实际汽车板材生产过程中，主要还是基于现有板材的生产设备，且还需要考虑生产难度及生产成本，这对汽车用6系高强度板材开发及后续应用至关重要。基于此，提出了一种能够利用现有板材生产设备进行生产的汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法，通过对合金成分进行优化，能够得到强度高、塑性应变比高、且各向异性低的铝合金板材。

2、本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种汽车用6系高强度铝合金板材，包括如下质量百分比的金属元素组分：si 0.7～1.0％、fe 0.2～0.3％、cu 0.5～0.9％、mn 0.15～0.3％、mg 0.6～1.0％、cr 0.15～0.25％、zn0.05～0.1％，且0.2％≤cr+zn≤0.35％，余量为al及不可避免的杂质。

4、进一步地，cr和zn的合计含量0.25％≤cr+zn≤0.30％。

5、本发明还提供了一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，包括如下工序：

6、根据合金组分及配比进行熔炼铸造得到铸锭→均匀化处理→热轧及卷取→冷却→冷轧并卷取→固溶处理→预时效处理→力学性能检测是否符合要求。

7、进一步地，在均匀化处理工序中，均匀化处理温度为530～560℃，保温时间为6～12h。

8、进一步地，在热轧工序中，采用1+5轧制，热轧卷取温度为300～400℃，热轧后卷材厚度为4.0～7.0mm。

9、进一步地，在冷轧工序中，冷轧加工率为50～70％。

10、进一步地，在固溶处理工序中，固溶处理温度为520～560℃，固溶处理时间为20～60s。

11、进一步地，在预时效处理工序中，预时效温度为60～100℃。

12、本发明的有益效果为：

13、本发明提供了一种汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法，通过添加元素cr、zn，并控制添加含量，实现对塑性应变比r值的调控，使板材在t4p状态下可达屈服强度170mpa以上，抗拉强度300～310mpa，延伸率≥25％，r0°≥0.62，r45°≥0.65，r90°≥0.7；烘烤硬化后(185℃*20min)可达屈服强度320～330mpa，抗拉强度380～390mpa，延伸率≥17％，即得到强度高、塑性应变比高、且各向异性低的铝合金板材；而且本发明所添加的cr、zn元素为常规元素，在现场熔炼铸造过程中较容易实现，无需对现有设备进行改造，有利于成本控制。

技术特征：

1.一种汽车用6系高强度铝合金板材，其特征在于，包括如下质量百分比的金属元素组分：si 0.7～1.0％、fe 0.2～0.3％、cu 0.5～0.9％、mn 0.15～0.3％、mg 0.6～1.0％、cr0.15～0.25％、zn 0.05～0.1％，且0.2％≤cr+zn≤0.35％，余量为al及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材，其特征在于，cr和zn的合计含量0.25％≤cr+zn≤0.30％。

3.一种如权利要求1或2所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下工序：

4.根据权利要求3所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，在均匀化处理工序中，均匀化处理温度为530～560℃，保温时间为6～12h。

5.根据权利要求3所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，在热轧工序中，采用1+5轧制，热轧卷取温度为300～400℃，热轧后卷材厚度为4.0～7.0mm。

6.根据权利要求3所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，在冷轧工序中，冷轧加工率为50～70％。

7.根据权利要求3所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，在固溶处理工序中，固溶处理温度为520～560℃，固溶处理时间为20～60s。

8.根据权利要求3所述的一种汽车用6系高强度铝合金板材的制备方法，其特征在于，在预时效处理工序中，预时效温度为60～100℃。

技术总结
本发明公开了一种汽车用6系高强度铝合金板材及其制备方法，属于铝合金制备技术领域。该板材包括如下质量百分比的金属元素组分：Si 0.7～1.0％、Fe 0.2～0.3％、Cu 0.5～0.9％、Mn 0.15～0.3％、Mg 0.6～1.0％、Cr 0.15～0.25％、Zn 0.05～0.1％，且0.2％≤Cr+Zn≤0.35％，余量为Al及不可避免的杂质，其制备方法包括工序：根据合金组分及配比进行熔炼铸造得到铸锭→均匀化处理→热轧及卷取→冷却→冷轧并卷取→固溶处理→预时效处理→力学性能检测是否符合要求。本发明通过添加Cr、Zn元素并控制Cr、Zn元素的添加量，使所得到的铝合金板材强度高、塑性好，且各向异性低。

技术研发人员：迟蕊,李涛,徐志远,顾华锋,孟双,张华,杨立民,麻慧琳,李延成,孟祥臣,徐扬帆,祖润锋
受保护的技术使用者：山东南山铝业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20