[發明專利]車身用7000系列鋁合金型材的制造方法

有效

• 申請號: 201611036062.3
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106319308B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 時勇;郭輝
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市新馬精密鋁業股份有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司34111
• 代理人: 常前發,奚志鵬

技術領域

本發明涉及一種7000系列鋁合金型材的合金成分的設計及熔煉、凈化、鑄造成棒、退火、擠壓、拉伸等制造工藝，特別適用于制造汽車保險杠系統用鋁合金吸能盒和縱梁，可以滿足車身輕量化、低速和高速碰撞吸能能量的綜合要求。

背景技術

7000系列(Al-Zn-Mg)鋁合金型材廣泛應用于航空航天、高鐵以及高端汽車制造等領域，這種鋁合金型材的生產制造一般包括：熔煉、均勻化、擠壓、自然時效和人工時效熱處理。

7000系列鋁合金在鑄造過程中會形成較為粗大的晶粒組織和粗大的共晶組織，該粗晶組織形成的原因一般分為兩類：(1)鑄造溫度太高，導致溶液中形核質點較小，在線細化不均勻導致；(2)冷卻強度不夠導致形成的晶粒在一定的溫度下發生了晶粒的長大；粗大的共晶組織多為液穴較深以及冷卻強度不夠導致晶界形成較為粗大的共晶組織，共晶組織在均勻化過程較難完全消除，對后期擠壓型材的壓潰性能、沖擊韌性、腐蝕性能和疲勞性能較為不利。

此外，7000系列鋁合金在擠壓成型材后各個壁厚位置的晶粒組織均保持纖維晶粒為主，少量的亞晶粒以及極少的再結晶百分數，結合強力的冷卻速率，確保型材各個位置淬火的溫度近乎一致，熱處理后性能均勻一致；擠壓型材的晶粒組織主要取決于鑄棒的微觀組織、擠壓溫度和速度、擠壓模具的結構設計以及擠壓后的熱處理方式，晶粒組織決定材料的力學性能和高速碰撞吸能的效果；擠壓型材的冷卻方式決定了溶質原子固溶的濃度和形成空位的濃度，加速后期自然時效和人工時效后晶粒內部和晶界位置的析出相的析出和長大，使得材料具有較好的高速碰撞性能。

表1為車身用7003(國標)鋁合金各合金元素質量百分含量。

表1現有車身用7003(國標)鋁合金各合金元素質量百分含量(％)

在本發明的發明人對現有技術的研究中發現，現有的鑄棒和工藝技術擠壓存在以下問題：

(1)7000系列鋁合金中Zn/Mg比例設計不合理；微量元素設計不合理，特別是Cr、Ti、Mn含量過高，Si、Fe含量也偏大；

(2)熔煉使用的鋁水的品質以及中間合金品質一般；

(3)鑄造的工藝參數不合理，鑄造溫度太高，冷卻強度不夠，致使鑄造鋁棒中間部分的晶粒組織較為粗大，出現較多的共晶組織和大顆粒的夾雜相，材料后期加工變性后性能均勻性降低，疲勞壽命降低；

(4)均勻化工藝不合理，國內生產該款合金鑄棒多采用單級或者雙級均勻化熱處理工藝，爐子條件無法實現梯度升溫的條件，導致阻止晶粒發生再結晶的粒子無法析出，初生相得不到回溶；

(5)擠壓工藝參數不合理，擠壓溫度過低，導致模具壽命急劇降低；擠壓溫度過高，材料出口溫度超過其固相線溫度，易發生過燒，綜合性能急劇降低，無法實現汽車用合金生命周期內的耐腐蝕性；

(6)擠壓模具設計不合理，擠壓模具設計進料口過小，型材擠出困難；擠壓模具設計進料口過大，型材綜合性能不良；擠壓型材各個截面位置無法實現等溫擠出，導致型材綜合性能不高，差異性較大，不利于后期加工成型和最終零件的綜合性能；

(7)熱處理工藝不合理，后期熱處理工藝可以進行T6/T7等多種，大多數廠家對工藝不清楚甚至無法理解，導致其材料無法滿足汽車用合金的最終要求；在性能完全相同的情況下，沖擊韌性、焊接性能和彎曲成型性能差異性較大。

上述7個方面是否合理，直接決定了擠壓出的7000系列鋁合金型材是否具有較好的綜合性能，尤其是高速碰撞的吸能效果。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術存在的上述問題，而提供一種能夠批量化生產、具有良好的力學性能，同時具備良好的耐腐蝕性能、抗疲勞性能和壓潰性能(靜態和動態碰撞沖擊性能)的車身用7000系列鋁合金型材的制造方法。

為達到本發明的上述目的，本發明車身用7000系列鋁合金型材的制造方法采用以下兩種技術方案：

技術方案一：