[发明专利]一种Al-Mg-Si合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Al‑Mg‑Si合金及其制备方法。按成分质量百分比为：镁0.15‑1.0wt.％，硅0.9‑1.5wt.％，铁0.1‑0.5wt.％，锰0‑0.2wt.％，钙0‑0.2wt.％，不可避免的杂质≤0.05％，余量为铝。合金制备方法包括以下步骤：合金熔炼、亚快速凝固、均质化处理、旋转冷轧和精细退火处理，其中旋转冷轧过程为4～12道次冷轧，每道次旋转30～90°，总压下量75～90％；精细退火处理采用逐步升温、保温后出炉后水淬工艺，在Al‑Mg‑Si铝合金轧制后进行高温固溶处理后，合金晶粒尺寸仍保持均匀分布。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及高性能Al-Mg-Si合金及其制备方法。

背景技术

传统Al-Mg-Si系铝合金连续生产采用常规凝固工艺(凝固速度10²K/s)，需要进行长时间的均质化处理和热轧工艺，生产成本与热处理能耗比较大，因此需要进一步降低铝合金生产成本。亚快速凝固具有更高的冷却速率(10²～10³K/s)，能够显著促进组织细化和改善成分偏析，进而可以缩短均质化时间和省略热轧流程。由于亚快速工艺具有显著缩短工艺流程、提高生产效率、降低成本和能耗的特点，已成为汽车车身用Al-Mg-Si合金板材的发展方向之一。

但是由于凝固冷却速率高，通过亚快速凝固制备的Al-Mg-Si系铝合金铸态组织中有高比例的细长状{001}取向柱状晶，由于织构遗传使得轧制后的固溶态组织有较强的旋转立方织构晶粒({001}310)簇。{001}310晶粒簇具有高迁移率，所以在轧制后的固溶处理中具有生长优势，在第二相粒子发生溶解后，极易发生异常长大，晶粒最大尺寸可以达到几毫米，严重降低板材的力学性能、成形性和疲劳性能，使得轧制后的固溶处理窗口窄，进而导致了人工时效时烘烤响应的降低，所以难以在工业生产上应用。因此，开发一种低成本、简单易行的抑制亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金晶粒异常长大的方法对推广亚快速凝固短流程制备Al-Mg-Si系铝合金工艺至关重要。

目前,抑制晶粒异常长大的主要方法主要是引入能够钉扎晶界，并且高温下不易粗化或溶解，进而失去钉扎作用的第二相粒子。此外采用合金化方法引入、Ti、Zr、Sc、Cr等元素,尽管可以取得一定效果，但成本会较高，难以大规模应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种Al-Mg-Si合金及其制备方法，制备方法有效抑制了亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金轧制后固溶处理过程中晶粒的异常长大。

本发明的技术方案是：

一种Al-Mg-Si合金，合金按成分质量百分比为：镁0.15-1.0wt.％，硅0.9-1.5wt.％，铁0.1-0.5wt.％，锰0-0.2wt.％，钙0-0.2wt.％，不可避免的杂质总和≤0.05％，余量为铝。

所述一种Al-Mg-Si合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)在氩气保护下，将纯铝锭、铝-硅中间合金、铁粉和纯镁依次加入熔炼炉中在750℃条件下进行加热熔化，待原料经搅拌熔化后，保温10-35min后获得合金熔体；

(2)将步骤(1)获得的合金熔体浇注到具有亚快速凝固功能的水冷铜模中，获得1-10mm厚的合金铸坯；

(3)将步骤(2)获得的合金铸坯在500-580℃均质化0.5～3h后，进行4～12道次旋转冷轧获得轧制板，每道次旋转30～90°，总压下量75-90％；

(4)将步骤(3)获得的轧制板以20～100℃/h的升温速率加热至100-350℃保温0.5-3h，然后水淬，获得Al-Mg-Si合金轧制板。

进一步地，所述一种Al-Mg-Si合金的制备方法中步骤(2)所述的铸坯厚度在3-8mm。