專利名稱：一種高成形性汽車車身板用鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種6XXX系鋁合金，尤其是涉及一種高成形性 6xxx系汽車車身板用鋁合金。
背景技術(shù)：
能源、環(huán)保、安全是當(dāng)今世界汽車工業(yè)面臨的難題，汽車輕量化是降低能源消耗、 提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性、減少環(huán)境污染的有效途徑。鋁合金材料由于具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、 密度小，抗沖擊性能好，易表面著色，良好的加工成形性，以及極高的再回收、再生性等一系 列優(yōu)良特性，成為汽車輕量化的理想材料。隨汽車輕量化的持續(xù)推進(jìn)，被認(rèn)為用作汽車車 身板最有前途的6xxx系鋁合金在國(guó)外的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，目前獲得應(yīng)用的汽車車身板用 6xxx系鋁合金主要有AA6111合金、AA6016和AA6022鋁合金。國(guó)內(nèi)由于汽車板材沖壓成形 的問題不能得到妥善解決還無法進(jìn)行汽車車身用6XXX系鋁合金板的工業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)汽 車車身板的鋁化率基本為零。目前國(guó)內(nèi)對(duì)6xxx系鋁合金的研究主要集中在AA6111合金上。ΑΑ6111合金烘烤硬 化性較好，但其沖壓前的屈服強(qiáng)度較高，通常超過150MPa甚至更高，造成該材料成形性能 下降、翻邊延性較差，難以全部滿足汽車車身板的成形性要求，同時(shí)該合金的Cu含量較高， 降低了材料的耐蝕性能。AA6016、AA6022合金為低Cu含量合金，具有較好的成形性能，但 其烘烤硬化性相對(duì)AA6111合金的低。因此開發(fā)一種低Cu含量的6XXX系鋁合金，且該合金 兼顧較高的成形性能和烘烤硬化性能，已成為汽車材料開發(fā)的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高成形性汽車車身板用鋁合金，使材 料具有較高成形性能的同時(shí)滿足汽車車身材料烤漆性能的要求。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 50 1. 20wt%，Mg 0. 35 0. 70wt %，Cu 0. 01 0. 20wt %，Mn 0. 05 0. 20wt%,Cr 彡 0. 10wt%,Zn 0. 01 0. 25wt%,Ti 彡 0. 15wt%,Fe 0. 05 0. 15wt%，余 量為Al。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是，所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分 及其質(zhì)量百分比含量為:Si 0. 90 1. 20wt%,Mg 0. 50 0. 70wt%,Cu0. 01 0. 08wt%, Mn 0. 10 0. 15wt%, Cr 彡 0. IOwt %, Zn 0. 01 0. 25wt%, Ti 彡 0. 15wt%, Fe 0. 05 0. 15wt%，余量為 Al。更進(jìn)一步技術(shù)方案是，上述的高成形性汽車車身板用鋁合金中，其化學(xué)成分Zn 0. 10 0. 25wt%。再進(jìn)一步技術(shù)方案是，上述的高成形性汽車車身板用鋁合金中，其化學(xué)成分Mg、Si 的質(zhì)量比為Mg/Si = 0. 43 0. 86 1。
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再進(jìn)一步技術(shù)方案是，上述的高成形性汽車車身板用鋁合金中，其化學(xué)成分Mg 0. 35 0. 5wt%, Cu 0. 10 0. 20wt%。Mg、Si元素是6XXX系鋁合金中的主要合金元素，其含量及比例不僅決定了鋁合金 材料的強(qiáng)度水平，即烤漆性能，也決定了鋁合金材料的成形性能。在現(xiàn)有的汽車車身用6xxx 系鋁合金中，通常都會(huì)含過量的Mg元素及Si元素，這些過量的元素不僅不參與強(qiáng)化，反而 降低材料的成形性能。因此在本發(fā)明中，對(duì)Mg、Si元素的含量進(jìn)行了限制。Mg的含量為
0.35 0. 70wt%, Si的含量為0. 50 1. 20襯％時(shí)，能夠保證大部分的Mg、Si元素參與強(qiáng) 化，避免形成過剩的Si顆?；蛘唠y溶的Mg2Si相，同時(shí)保證鋁合金材料在沖壓前的屈服強(qiáng) 度較低，有利于沖壓過程，而且鋁合金材料在后續(xù)的烤漆過程中，仍能形成大量的強(qiáng)化相， 以保證材料的強(qiáng)度水平。更進(jìn)一步地，使Mg與Si的質(zhì)量比為0.43 0.86 1，則可以進(jìn) 一步的保證鋁合金材料具有高成形性能，同時(shí)使得鋁合金材料具有較高的烤漆強(qiáng)度。Cu是 6xxx系鋁合金中僅次于Mg、Si元素的主要添加元素。Cu在鋁合金中主要起降低自然時(shí)效 的不利影響，提高材料烘烤硬化性能的目的，同時(shí)Cu元素也被認(rèn)為能夠提高材料的塑性。 但添加較多量的Cu元素，會(huì)降低材料的耐蝕性能，也可能造成材料沖壓前強(qiáng)度過高，不利 于沖壓，同時(shí)也將提高材料的成本。在本發(fā)明中，限制Cu的含量在0. 01 0. 20wt%，利用 Cu提高材料烘烤硬化性的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免降低材料的耐蝕性能。Mn、Fe元素為主要微量添加元素，目的為控制鋁合金材料的晶粒尺寸。Mn的含量 為0. 05 0. 20wt%，F(xiàn)e的含量為0. 05 0. 15wt%。Mn、Fe含量過低，達(dá)不到控制晶粒尺 寸的目的，過高則形成大量的粗大化合物，從而降低材料的成形性能。同時(shí)Cr的含量應(yīng)保證小于等于0. Iwt% ；Zn的含量應(yīng)保證0. 01 0. 25wt% ；Ti 的含量小于等于0. 15wt %，則可進(jìn)一步保證材料的成形性能。這些元素含量過高，則可能在 組織中形成粗大的化合物，從而降低材料的成形性能。上述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其鑄造成型后，進(jìn)行均勻化退火熱處理，然 后依次熱軋、冷軋、固溶處理，自然時(shí)效兩周以上，再進(jìn)行175°C 30min模擬烤漆處理。上述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其烤漆前屈服強(qiáng)度低于130MPa，延伸率高 于28 %，加工硬化率大于0. 28。上述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其烤漆后屈服強(qiáng)度大于200MPa。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性本發(fā)明的高成形性汽車車身板用鋁合金，其通過控制主要合金元素Mg、Si、Cu的 含量，避免了難溶的Mg2Si相，過剩Si顆粒的形成，從而提高了材料的成形性能，同時(shí)保證 Mg、Si相的含量及比例，使得材料的烘烤硬化性能滿足使用需要；另一方面合理控制微量 元素Fe、Mn的含量，以控制晶粒尺寸等，從而達(dá)到進(jìn)一步提高材料成形性能的目的。
具體實(shí)施例方式參照以下實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但是，本發(fā)明并不局限于這些 實(shí)施例。實(shí)施例1一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si
1.20wt %, Mg 0. 35wt %, Mn 0. 20wt %, Fe 0. 15wt %, Cu 0. Olwt %, Ti 0. 15wt %, Cr0. IOwt%，Zn 0. 25wt%，余量為 Al。實(shí)施例2一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 50wt %, Mg 0. 70wt %, Mn 0. 05wt %, Fe 0. 05wt %, Cu 0. 20wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. Olwt%，余量為 Al。實(shí)施例3一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 50wt %, Mg 0. 50wt %, Mn 0. 05wt %, Fe 0. 05wt %, Cu 0. 20wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 15wt. %，余量為 Al。實(shí)施例4一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 90wt %, Mg 0. 50wt %, Mn 0. Olwt %, Fe 0. 05wt %, Cu 0. Olwt %, Ti 0. 15wt %, Cr
0.IOwt%，Zn 0. Olwt%，余量為 Al。實(shí)施例5一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si
1.20wt %, Mg 0. 70wt %, Mn 0. 15wt %, Fe 0. 15wt %, Cu 0. 08wt %, Ti 0. 15wt %, Cr
0.IOwt%，Zn 0. 25wt%，余量為 Al。實(shí)施例6一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si
1.IOwt %, Mg 0. 60wt %, Mn 0. 12wt %, Fe 0. IOwt %, Cu 0. 05wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 15wt%，余量為 Al。實(shí)施例7一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 80wt %, Mg 0. 60wt %, Mn 0. 13wt %, Fe 0. 09wt %, Cu 0. 07wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 25wt%，余量為 Al。實(shí)施例8一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 80wt %, Mg 0. 40wt %, Mn 0. 12wt %, Fe 0. IOwt %, Cu 0. IOwt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 25wt. %，余量為 Al。實(shí)施例9一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 80wt %, Mg 0. 35wt %, Mn 0. 12wt %, Fe 0. IOwt %, Cu 0. IOwt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 25wt%，余量為 Al。實(shí)施例10一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0. 80wt %, Mg 0. 50wt %, Mn 0. 12wt %, Fe 0. IOwt %, Cu 0. 20wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. IOwt%，余量為 Al。實(shí)施例11一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si0. 80wt %, Mg 0. 40wt %, Mn 0. 12wt %, Fe 0. IOwt %, Cu 0. 15wt %, Ti 0. 15wt %, Cr 0. IOwt%，Zn 0. 15wt%，余量為 Al。比較例1汽車車身板用6111鋁合金，其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比含量為Si 0. 80wt%, Mg 1. Owt %, Mn 0. 12wt%, Fe 0. IOwt %, Cu 0. 50wt%, Ti 0. IOwt %, CrO. IOwt %, Zn 0. 15wt%，余量為 Al。比較例2汽車車身板用6111鋁合金，其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比含量為Si 1. IOwt %, Mg 1. Owt %, Mn 0. 30wt%, Fe 0. 25wt %, Cu 0. 60wt%, Ti 0. 15wt%, CrO. IOwt %, Zn 0. 15wt%，余量為 Al。實(shí)施例1 11以及比較例1 2所示的鋁合金，其鑄錠經(jīng)均勻化處理后，熱軋并 冷軋至Imm的薄板，薄板經(jīng)固溶處理后水淬，自然時(shí)效2周后，再進(jìn)行175°C 30min模擬烤漆處理。上述的實(shí)施例1 11所示的鋁合金薄板固溶后自然時(shí)效2周以及模擬烤漆后的 性能指標(biāo)同比較例1 2所示的鋁合金薄板烤漆前后的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，詳細(xì)見表1。表 權(quán)利要求
一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0.50～1.20wt％，Mg 0.35～0.70wt％，Cu 0.01～0.20wt％，Mn 0.05～0.20wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，F(xiàn)e0.05～0.15wt％，余量為Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其化學(xué)成分及 其質(zhì)量百分比含量為:Si 0. 90 1. 20wt %, Mg 0. 50 0. 70wt %, CuO. 01 0. 08wt %, Mn 0. 10 0. 15wt%, Cr 彡 0. IOwt %, Zn 0. 01 0. 25wt%, Ti 彡 0. 15wt%, Fe 0. 05 0. 15wt%，余量為 Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其化學(xué)成分 Zn的含量為0. 10 0. 25wt%0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其化學(xué)成分Mg、Si 的質(zhì)量比為Mg/Si = 0. 43 0. 86 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其化學(xué)成分Mg、Cu 的含量為Mg 0. 35 0. 5wt %, Cu 0. 10 0. 20wt %。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其烤漆前屈服強(qiáng) 度低于130MPa，延伸率高于28%，加工硬化率大于0. 28。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高成形性汽車車身板用鋁合金，其特征是其烤漆后屈服強(qiáng) 度大于200MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高成形性汽車車身板用鋁合金，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為Si 0.50～1.20wt％，Mg 0.35～0.70wt％，Cu 0.01～0.20wt％，Mn0.05～0.20wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，F(xiàn)e 0.05～0.15wt％，余量為Al。本發(fā)明鋁合金材料烤漆前的屈服強(qiáng)度較低，有利于沖壓成形，烤漆后的屈服強(qiáng)度提高；材料具有較高成形性能，同時(shí)滿足汽車車身板抗沖擊性能的需要。
文檔編號(hào)C22C21/02GK101935785SQ20101028379
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者紀(jì)艷麗, 胡平, 郭富安, 鐘皓 申請(qǐng)人:中色科技股份有限公司