[发明专利]具有高自然时效稳定性和高烘烤硬化性的铝合金板材及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有高自然时效稳定性和高烘烤硬化性的铝合金板材，其化学元素质量百分配比为：Mg:0.4％‑1.0％；Si:0.7％‑1.5％；Ge：0.02％‑0.3％；Mn+Cr：0.2％‑0.5％；Ti：0.01％‑0.15％；Fe≤0.5％；Zn≤0.2％；余量为Al和其他不可避免的杂质。相应地，本发明还公开了一种上述铝合金板材的制造方法。本发明所述的铝合金板材，通过对铝合金板材的合金成分合理优化来增强铝合金板材的自然时效稳定性，并提高烘烤过程中β”相的析出速率，从而提高材料的烘烤硬化性能和最终零件的强度。此外，本发明所述的铝合金板材还具有较好的延伸率。

技术领域

本发明涉及一种板材及其制造方法，尤其涉及一种铝合金板材及其制造方法。

背景技术

面对节约能源和减少环境污染的压力，各大汽车制造商日益重视汽车用材轻量化。铝合金由于具有密度低、比强度高、及优良的耐腐蚀性能、成形性能和碰撞吸能，成为汽车轻量化的首选材料。因此，铝合金板材在汽车发动机罩、行李箱盖及车门等覆盖件的应用日益普遍。

目前汽车铝板主要包括5000系和6000系。5000系铝合金属于不可热处理强化铝合金，成本较6000系铝合金低，但是由于其在拉延成形时易产生Stretcher Strain mark(即拉抻应变痕)，影响外观，主要用于覆盖件内板。6000系铝合金属于可热处理强化铝合金，成形性和耐腐蚀性能好，在成形后不会产生拉伸应变痕，且在烤漆后还具有更高的强度和抗凹性等特性，因此，6000系铝合金广泛应用于覆盖件内外板。

6000系铝合金的主要合金元素为Mg和Si，主要通过形成Mg₂Si来实现强化，固溶淬火热处理时使得合金元素溶到铝基体中形成α过饱和固溶体，此时铝板具有较低的屈服强度和较好的成形性能，然后汽车铝板再通过烘烤过程使得Mg、Si等合金元素形成第二相粒子析出，通过时效强化来进一步提高合金的强度和抗凹性。一般认为平衡Al-Mg-Si合金的析出相顺序为：α过饱和固溶体→GP区→β”相→β’相→β相(平衡Mg₂Si)。

而目前现有技术中合金在烘烤过程中很难形成平衡β相，而是析出亚稳相β”，β”与α(Al)基体共格，时效强化作用很显著，但是由于工艺限制，β”相不能完全析出，处于欠时效状态。

因此，如何促进烘烤过程中的β”相析出是提高6000系铝合金的使用强度的关键。

由于固溶淬火热处理后的6000系铝合金处于非平衡状态，因而铝合金板材在运输和汽车厂存储过程中会发生自然时效，即Mg和Si原子容易团聚形成不稳定的GP区，一方面使得铝板的强度增加延伸率降低，在T4态供货使用时不利于铝板的冲压及包边等成形过程；另一方面，自然时效形成不稳定的GP区，在烤漆人工时效时将回溶进入基体，导致板材强度降低，即“停放效应”。

公开号为CN101550509，公开日为2009年10月7日，名称为“烤漆固化性优良、室温时效得到抑制的铝合金板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种Al-Mg-Si系铝合金板，其采用在固溶淬火处理至室温后，在10分钟内将冷轧板再加热到90-130℃温度域，进行将自到达再加热温度起的平均冷却速度在0.5-5℃/小时的范围内保持3个小时以上的热处理。得到烤漆固化性优良、经过1-4个月程度较长时期的室温时效得到抑制的铝合金板。然而，所获得的铝合金板在烘烤硬化后铝板屈服强度≤220MPa，且预时效时间长达3个小时。

公开号为CN101294255，公开日为2008年10月29日，名称为“一种汽车车身板用铝合金及其制造方法”的中国专利文献中公开了一种汽车车身板用铝合金及其制造方法，其以6022铝合金为研究对象，在基体合金基础上添加0.01-0.2％的稀土Ce，使烘烤硬化性能提高，即冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性，利于冲压成形，而烘烤硬化后屈服强度得到提高，满足汽车板抗冲击的要求。然而该专利文献未公开所述汽车车身板用铝合金的自然时效稳定性效果，且所述的汽车车身板用铝合金的烘烤后屈服强度≤210MPa。

发明内容