[發明專利]一種Ag微合金化快速時效響應的鋁合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011215750.2
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112522551B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 聶寶華;宋宇;陳東初;凡頭文;杜小青
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C21/08;C22C1/02;C22F1/043;C22F1/05
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉俊文

本發明屬金屬材料技術領域，公開了一種Ag微合金化快速時效響應的鋁合金及其制備方法和應用，按重量百分比計包括Mg 0.5?0.9％、Si 0.7?1.1％、Cu 0.2?0.6％、Mn 0.15?0.4％、Ag 0.05?0.1％和Fe≤0.5％。本發明基于微合金化原理，優化設計Mg與Si的質量比為(0.75?1)：1；Cu與(Mg+Si)的質量比為(0.14?0.22)：1；Ag與Cu的質量比為(0.20?0.35)：1，在預時效初期形成Ag?Cu?空位團簇，作為烤漆時效析出相形核長大核心，并通過析出相/基體界面Ag?Cu?空位團簇，調控Mg₂Si相、Q相(Al₅Cu₂Mg₈Si₆)析出，實現鋁合金在烤漆時效過程中快速時效強化；在合金預時效后，優先形成Ag?Cu?空位團簇，更加顯著抑制合金自然時效過程，有利于后續烘烤時效硬化。通過本發明可獲得快速時效響應鋁合金，適合應用于汽車車身結構的加工和生產。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種Ag微合金化快速時效響應的鋁合金及其制備方法和應用。

背景技術

6xxx系鋁合金(即Al-Mg-Si系合金)，由于其具有中高強度和高成型性等，成為新一代汽車輕量化的首選材料。鋁合金車身板經過自然時效預處理、沖壓成型、烤漆硬化三個步驟，要求在沖壓成型前的抑制合金自然時效強化，而成型后烤漆階段快速時效響應。而為了提高Al-Mg-Si系鋁合金的強度，通常通過提高Mg、Si、Cu元素含量的方式，然而這樣不但提高了合金自然時效的強度，也降低了汽車鋁合金板材的成型性能，并不符合現代生產的需求。因此如何抑制6xxx系鋁合金自然時效，同時提高烤漆時效響應成為研究熱點問題。

而微合金化是解決這一問題的重要方法。Ag原子可以有限元捕獲合金淬火空位，使得形成Mg₂Si強化相的空位濃度降低，抑制自然時效。然而，在烘烤時效過程中，Ag原子促進Mg₂Si快速時效析出，但在強度上的提高仍然有限。因此，如何盡可能提高Ag原子在合金烘烤快速時效的析出能力，是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明提出一種Ag微合金化快速時效響應的鋁合金及其制備方法和應用，以解決現有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。本發明基于微合金化原理，發明Ag微合金化快速時效響應鋁合金材料，以滿足汽車車身板成型性與烤漆硬化需求。

為了克服上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種鋁合金，含主要組分Al，按重量百分比計，還包括如下組分：Mg 0.5-0.9％、Si0.7-1.1％、Cu 0.2-0.6％、Mn 0.15-0.4％、Ag 0.05-0.1％和Fe≤0.5％。

優選地，按重量百分比計，所述鋁合金包括如下組分：Mg 0.6-0.8％、Si 0.8-1.0％、Cu 0.2-0.4％、Mn 0.15-0.4％、Ag 0.05-0.1％和Fe≤0.5％。

作為上述方案的進一步改進，按重量百分比計，所述鋁合金中的雜質元素的含量≤0.15％。所述雜質元素包括Ti和Cr。

作為上述方案的進一步改進，Mg/Si的質量比為(0.75-1)：1；Cu/(Mg+Si)的質量比為(0.14-0.22)：1；Ag/Cu的質量比為(0.20-0.35)：1。

一種如本發明所述的鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

1)原料準備：稱取所述的鋁合金的配方含量的原料，備用；

2)制備合金鑄錠：將所述原料經熔煉、精煉和澆注，得到合金鑄錠；

3)雙級均勻化熱處理：將步驟2)所得的合金鑄錠進行雙級均勻化熱處理；