[发明专利]一种新型碰撞用Al-Mg-Si铝合金吸能材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型碰撞用Al‑Mg‑Si铝合金吸能材料及其制备方法，属于铝合金材料技术领域，Al‑Mg‑Si铝合金吸能材料含有如下质量百分比的物质：Si：0.65‑0.85％，Fe≤0.15％，Cu：0.30‑0.35，Mn：0.60‑0.75％，Mg：0.65‑0.75％，Cr：0.20‑0.30％，Ti≤0.1％，其余单个杂质含量≤0.05％；其余杂质合计≤0.15％；余量为Al。本发明通过在合金中增加了大量的Mn元素，可以有效阻止再结晶过程，提高型材再结晶温度，使其在挤压过程中显著细化再结晶晶粒，进而提高了材料的吸能能力。

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，涉及一种新型碰撞用Al-Mg-Si铝合金吸能材料及其制备方法。

背景技术

在汽车生产中，为达到企业平均燃油效率(CAFE)标准，轻量化是新汽车的研究方向之一。为解决这一现象，汽车厂商开始使用铝合金替代传统钢铁材料。Al-Mg-Si-Cu合金因其优异的性能，已经被大范围应用于汽车车身中。而为了增加汽车车身的安全性，除了一些常见的安全装置外，碰撞吸能部件是必不可少的，但现有吸能元件仍多为传统的钢结构。

铝合金因具有较好的碰撞吸能性能与成型性能已被应用于吸能结构设计中。在汽车车身上应用的铝合金型材经常需要承受一定的冲击载荷，因此铝合金受到碰撞冲击时的吸能性能备受关注。

因此，有必要研发一种具有吸能性能的新型铝合金，以扩展铝合金的应用领域，实现轻量化目标。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种新型碰撞用Al-Mg-Si铝合金吸能材料及其制备方法，以提高合金的吸能能力。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型碰撞用Al-Mg-Si铝合金吸能材料，含有如下质量百分比的物质：Si：0.65-0.85％，Fe≤0.15％，Cu：0.30-0.35，Mn：0.60-0.75％，Mg：0.65-0.75％，Cr：0.20-0.30％，Ti≤0.1％，其余单个杂质含量≤0.05％；其余杂质合计≤0.15％；余量为Al。

一种新型碰撞用Al-Mg-Si铝合金吸能材料的制备方法，包括以下步骤：铝锭制备：根据Al-Mg-Si铝合金吸能材料的成分配比制备铝锭；均匀化热处理：温度为575±5℃，时间为4.5±0.5h，升温速率为80±1℃/h，出炉后直接冷却，冷却速率大于10℃/min；挤压加工：用挤压模具对铝锭进行挤压加工得到型材；时效处理：将挤出的型材在4±0.5h内进行预时效处理，然后再进行人工时效处理，预时效处理的温度为160±3℃，时间为10±2min，人工时效处理的温度为205±3℃，时间为7±0.5h。

可选地，在挤压加工后直接进行在线淬火处理，在在线淬火处理后直接进行短时预时效处理，短时预时效处理的工艺为160℃x10min。

可选地，均匀化热处理中铝锭出炉后直接采用水冷冷却，冷却后车去5mm厚的外皮。

可选地，挤压加工为热挤压加工，铝锭的加热温度为495～525℃，挤压速度为2.9～3.2m/min。

可选地，在挤压加工后，进行淬火处理的进淬温度为470～490℃，出淬温度为25±5℃。

可选地，在挤压加工后，型材采用两级淬火冷却方式冷却，第一级冷却为强水雾方式冷却，第二级冷却为穿水方式冷却。

可选地，将挤压加工后的型材在线冷却，将冷却后的型材拉伸校直，拉伸校直量为1.5-2.7％。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过在Al-Mg-Si合金中增加了大量的Mn元素，可以有效阻止再结晶过程，提高型材再结晶温度，使其在挤压过程中显著细化再结晶晶粒，进而提高了材料的吸能能力。