[发明专利]提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材

说明书

本发明公开了一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材，涉及铝合金热处理技术领域。该热处理方法包括以下步骤：对6000系铝合金板材固溶处理并淬火至40～60℃，保温5～20min后快速升温至100～120℃，保温2～5min后冷却至室温。本发明缓解了传统的固溶预时效处理方法自然时效稳定性差、烘烤硬化性能保持时间短的问题。通过采用本发明的热处理方法能够更好地对室温停滞过程的稳定性进行调控，从而抑制自然时效的不良影响，不仅能使铝合金长期保持良好的成形性，还能显著提高其烤漆硬化性，得到的铝合金板材经烤漆后产品强度和硬度明显升高，屈服强度>200MPa、硬度>95HB。

技术领域

本发明涉及铝合金热处理技术领域，具体而言，涉及一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材。

背景技术

基于全球节能环保需求，汽车工业相关部门推进轻量化的步伐逐步加剧，汽车轻量化主要可以从原材料的选择和结构设计等方面进行推进。6000系铝合金由于具有密度低、成型性和耐腐蚀性较高等优点，成为传统钢铁材料最佳的替代材料，可以用作汽车车身板。

6000系铝合金属Al-Mg-Si系列，常用的包括6016、6111和6022铝合金。6000系铝合金的高强度需要人工时效才能获得。原材料厂一般以固溶软化状态交货，用以保证汽车厂冲压车间的成型能力及烤漆过程的硬化能力。但固溶态的6000系铝合金在存放和运输过程中，会发生自然时效硬化行为，即在室温放置较长时间才进行冲压成形及烤漆(相当于人工时效)，这就在微观上消耗了6000系铝合金部分空位和过饱和固溶原子，提高了其冲压成型难度，降低了其烤漆后的硬化能力，弱化了其抗凹陷性能，即有明显的室温停滞效应。此外T4状态的6000系铝合金冲压成车身构件后，经过170～205℃烤漆处理，由于烤漆时间较短(一般小于30min)，不仅不能发挥合金的时效硬化潜力，而且还可能发生回归现象，造成铝合金车身经烤漆加热后不能获得时效强化。

针对自然时效行为所带来的不利影响，研究学者及工程技术人员一直在寻求行之有效的解决方法，包括固溶后预时效处理、预应变处理等。这些处理虽然对室温停滞效应有一定的弱化，但同时降低了烤漆过程的硬化速率和硬化程度，并且工艺控制的波动会对板材性能产生一定的影响。

目前，对6000系铝合金汽车板的预时效处理制度包括：

(1)6000系铝合金经固溶水淬至室温后，马上进行恒温预时效，通常采用高温短时或低温长时，如预时效处理制度170～210℃/10～60s，120℃/10min或60～130℃/0.2～12h；

(2)6000系铝合金经固溶后水淬至60～120℃，然后缓慢冷却。

上述预时效处理制度虽然能一定程度提高合金的烤漆硬化性能，然而工艺上还具有一些缺点，采用高温短时预时效处理的方法，效率虽高，但时间太短实际生产中不容易控制；采用低温长时预时效处理效率低，不利于实际生产；而采用固溶水淬至所需的预时效温度，进而再保温或者降温，控制淬火后的温度在实际生产中不便于实施。除此，上述方法还存在自然时效稳定性较短，在冲压成型前不能保持良好的成形性的问题，不能长时间保持烤漆硬化性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，该热处理方法通过固溶后淬火温度、时间及再升温温度、时间三级阶段，能够更好地对室温停滞过程的稳定性进行调控，从而抑制自然时效的不良影响，提高烤漆过程硬化动力学，不仅能使铝合金保持良好的成形性，还能提高其烤漆硬化性，实现烤漆过程更高的硬化能力。

本发明的目的之二在于提供一种所述的热处理方法得到的铝合金板材，通过此方法处理的铝合金板材在冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性，有利于冲压成型，而烤漆硬化后的屈服强度高、抗凹陷，能够满足汽车板抗冲击的要求。