[發明專利]一種Al-Mg-Si合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011382857.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112501481B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 王慧遠;施梟;王珵;查敏;賈海龍;蔣俊;劉旭;張少游;張明雪;莫媛婷
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發明涉及一種Al?Mg?Si合金及其制備方法。按成分質量百分比為：鎂0.15?1.0wt.％，硅0.9?1.5wt.％，鐵0.1?0.5wt.％，錳0?0.2wt.％，鈣0?0.2wt.％，不可避免的雜質≤0.05％，余量為鋁。合金制備方法包括以下步驟：合金熔煉、亞快速凝固、均質化處理、旋轉冷軋和精細退火處理，其中旋轉冷軋過程為4～12道次冷軋，每道次旋轉30～90°，總壓下量75～90％；精細退火處理采用逐步升溫、保溫后出爐后水淬工藝，在Al?Mg?Si鋁合金軋制后進行高溫固溶處理后，合金晶粒尺寸仍保持均勻分布。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，尤其涉及高性能Al-Mg-Si合金及其制備方法。

背景技術

傳統Al-Mg-Si系鋁合金連續生產采用常規凝固工藝(凝固速度10²K/s)，需要進行長時間的均質化處理和熱軋工藝，生產成本與熱處理能耗比較大，因此需要進一步降低鋁合金生產成本。亞快速凝固具有更高的冷卻速率(10²～10³K/s)，能夠顯著促進組織細化和改善成分偏析，進而可以縮短均質化時間和省略熱軋流程。由于亞快速工藝具有顯著縮短工藝流程、提高生產效率、降低成本和能耗的特點，已成為汽車車身用Al-Mg-Si合金板材的發展方向之一。

但是由于凝固冷卻速率高，通過亞快速凝固制備的Al-Mg-Si系鋁合金鑄態組織中有高比例的細長狀{001}取向柱狀晶，由于織構遺傳使得軋制后的固溶態組織有較強的旋轉立方織構晶粒({001}310)簇。{001}310晶粒簇具有高遷移率，所以在軋制后的固溶處理中具有生長優勢，在第二相粒子發生溶解后，極易發生異常長大，晶粒最大尺寸可以達到幾毫米，嚴重降低板材的力學性能、成形性和疲勞性能，使得軋制后的固溶處理窗口窄，進而導致了人工時效時烘烤響應的降低，所以難以在工業生產上應用。因此，開發一種低成本、簡單易行的抑制亞快速凝固Al-Mg-Si系鋁合金晶粒異常長大的方法對推廣亞快速凝固短流程制備Al-Mg-Si系鋁合金工藝至關重要。

目前,抑制晶粒異常長大的主要方法主要是引入能夠釘扎晶界，并且高溫下不易粗化或溶解，進而失去釘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,盡管可以取得一定效果，但成本會較高，難以大規模應用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種Al-Mg-Si合金及其制備方法，制備方法有效抑制了亞快速凝固Al-Mg-Si系鋁合金軋制后固溶處理過程中晶粒的異常長大。

本發明的技術方案是：

一種Al-Mg-Si合金，合金按成分質量百分比為：鎂0.15-1.0wt.％，硅0.9-1.5wt.％，鐵0.1-0.5wt.％，錳0-0.2wt.％，鈣0-0.2wt.％，不可避免的雜質總和≤0.05％，余量為鋁。

所述一種Al-Mg-Si合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)在氬氣保護下，將純鋁錠、鋁-硅中間合金、鐵粉和純鎂依次加入熔煉爐中在750℃條件下進行加熱熔化，待原料經攪拌熔化后，保溫10-35min后獲得合金熔體；

(2)將步驟(1)獲得的合金熔體澆注到具有亞快速凝固功能的水冷銅模中，獲得1-10mm厚的合金鑄坯；

(3)將步驟(2)獲得的合金鑄坯在500-580℃均質化0.5～3h后，進行4～12道次旋轉冷軋獲得軋制板，每道次旋轉30～90°，總壓下量75-90％；

(4)將步驟(3)獲得的軋制板以20～100℃/h的升溫速率加熱至100-350℃保溫0.5-3h，然后水淬，獲得Al-Mg-Si合金軋制板。

進一步地，所述一種Al-Mg-Si合金的制備方法中步驟(2)所述的鑄坯厚度在3-8mm。