[发明专利]一种车身结构用低成本高成形性铝合金板材及其制备方法

说明书

本发明公布一种车身结构用低成本高成形性铝合金板材及其制备方法，属于铝合金技术领域。其可利用回收铝或普铝配制Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Fe系合金，在非真空下利用中频感应熔炼合金，并将其浇铸在水冷钢模内冷却；对铸锭进行一定时间的低温热处理，然后一定温下热轧；短时均匀化调控沉淀相、溶质元素分布和原生富铁相分布状态；随后进行二次热轧(根据原生富铁相浓度确定热轧变形量)，顺序进行一定量冷轧+中间退火+二次冷轧处理；高温短时固溶处理，随后将固溶处理后的合金板材淬火冷却至室温；将淬火态试样快速转移至时效炉内进行等温预时效处理，稳定合金组织和性能。该系合金不仅可充分利用回收铝或普铝熔铸，降低成本，而且工艺调控后还可具有优异的室温冲压成形性能。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，特别针对车身结构件用高强度铝合金板材成本较高，室温冲压成形性能较低等问题，以及汽车领域对低成本高强高成形性铝合金板材的迫切需求，提出一种车身结构用低成本高强高成形性铝合金板材及其制备方法，其可以有效利用和调控合金内原生富铁相尺寸和分布，并对合金组织和性能产生积极影响。

背景技术

随着汽车数量的增加，能源消耗和空气污染已引起全球各国的重视。而汽车轻量化是解决上述问题的有效途径之一。铝合金由于质轻、耐蚀、比强度高、易加工、表面美观、储量丰富以及可回收循环利用等特性，已成为汽车轻量化的关键材料。此外，据统计在汽车中采用铝合金所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6～12倍。因此，汽车轻量化用先进铝合金板材的开发和应用已经引起全球汽车生产厂家以及科研人员的广泛重视，而且近几年汽车用铝量也在逐年增加。

除铸造铝合金之外，汽车轻量化更为重要的是变形铝合金的开发和应用。由于系列铝合金的性能差异，其在车身上的应用也有重大差异。5xxx系铝合金由于成形性能好，普遍应用于车身内板的制造，而6xxx系铝合金由于成形性能和烤漆硬化增量均较好，普遍应用于车身外板的制造。随着应用的不断深入，近期研究和应用过程中发现，如果车身结构件仍然使用钢板制造，车身外板铝合金与钢结构件连接会存在较多问题，如钢铝焊接难，应力腐蚀等问题。因此，以往主要应用于航空领域的7xxx系铝合金开始被关注，并期望能够广泛应用于车身结构件的制造，从而更好解决上述钢铝连接等问题。但是高强度7xxx系铝合金普遍存在成本高、冲压成形性能较差等问题，这是制约其在车身结构件上广泛应用的关键。近期，已有大量研究表明，热成形或温成形均可促进该系合金板材的成形性能，但是成形工艺复杂，生产成本较高，而且温、热成形时很容易影响沉淀相的分布进而使得合金板材强度降低，这非常不利于该系合金在车身结构件上的广泛应用。由此可见，为了更好满足实际应用需求，急需充分利用回收铝或普铝熔铸合金并结合进一步的成分设计优化以及热加工工艺对合金组织演化进行调控，进而在保证大幅降低其生产成本的同时，也能保证其室温冲压成形性能优异，只有这样才能快速推进其在汽车车身结构件上的广泛应用，同时对于加快汽车轻量化进程也具有重要促进作用。

发明内容

为了更好满足车身结构件对低成本、高强、高成形性Al-Zn-Mg-Cu系合金的迫切需求，同时为了解决该系合金板材传统热加工工艺复杂，生产成本高，以及所生产的合金板材室温冲压成形性能较低等问题，本发明提出一种车身结构用低成本高强高成形性Al-Zn-Mg-Cu-Fe系铝合金板材及其制备方法。

一种车身结构用低成本高成形性铝合金板材，其特征在于，所述车身结构用低成本高强高成形性铝合金为Al-Zn-Mg-Cu-Fe系合金，化学成分及其质量百分比含量为：Zn：4.5～6.8wt％，Mg：1.0～2.2wt％，Cu：1.0～2.2wt％，Fe：0.15～0.7wt％，Mn：0.05～0.3wt％，Ni：0.01～0.06wt％，Ti：0.05～0.2wt％，B0.01wt％，Si0.01wt％，余量为Al。

优选的，所述Al-Zn-Mg-Cu-Fe系合金化学成分及其质量百分比含量为：Zn：4.6～6.0wt％，Mg：1.0～2.0wt％，Cu：1.5～2.2wt％，Fe：0.2～0.7wt％，Mn：0.08～0.3wt％，Ni：0.03～0.06wt％，Ti：0.08～0.2wt％，B0.01wt％，Si0.01wt％，余量为Al。