[發明專利]一種650MPa級超高強鋁合金薄帶制備方法

有效

• 申請號: 202011392715.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112538599B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 林高用;黃婷;鄭英
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 張勇

本發明涉及金屬板帶加工技術領域，具體涉及一種650MPa級超高強鋁合金薄帶制備方法。該制備方法包括：將熱軋至7.5mm的含稀土元素Er的Al?Zn?Mg?Cu合金板進行兩道次冷軋并卷取，獲得3.5mm合金板坯卷；將合金板坯卷進行一次退火處理后，再進行4道次冷軋獲得0.5mm的合金帶卷；最后進行固溶熱處理和噴淋淬火，再經T6時效處理獲得650MPa級超高強鋁合金薄帶。本發明方法獲得的鋁合金薄帶，固溶態時效前杯突值達6.0mm；在圓角不小于2mm的模具內彎折90°不開裂；經T6時效熱處理后抗拉強度可達650～700MPa，屈服強度達550～620MPa，斷后伸長率達10％～15％。

技術領域

本發明涉及金屬板帶加工技術領域，具體涉及一種650MPa級超高強鋁合金薄帶制備方法。

背景技術

超高強鋁合金薄板在汽車、軌道交通、航空航天、工程裝備、民用等領域有著廣闊應用前景，可替代6xxx、5xxx系鋁合金板帶材制作各種殼體和面板產品，可顯著提升產品的承載能力，降低構件重量。

超高強鋁合金通常塑韌性較差，其薄板帶加工制備難度很大，嚴重限制其應用。目前，我國尚未實現1mm以下的超高強鋁合金薄帶的批量生產，其主要原因是加工工藝控制困難。超高強鋁合金屬于超硬鋁，室溫下變形抗力大，塑性變形能力差，通常只是采用熱軋方法加工中厚板，極少采用冷軋方法加工薄板，對于0.5mm厚度的650MPa級超高強鋁合金薄帶，冷軋成形難度更大，尤其是板型缺陷很難控制。目前，這種產品的制備技術仍屬于行業內的共性難題。CN111057920A公開了一種超高強鋁合金及其制備方法，在Al-Zn-Cu-Mg系的基礎上添加Zr、Ti和Y元素，熱擠壓加工之后進行固溶時效處理，強度高于900MPa，斷后伸長率最大為5.6％，但未涉及冷軋生產薄帶的加工方法。CN111020323A公開了一種超高強度鋁合金板材的軋制方法，其合金中Zn含量不超過1％，Cu含量較高，可見其是在Al-Cu合金基礎上添加了一定量的Zn、Mg合金元素和TiC、MnO、SiO、ErO等硬質增強體，對熱軋后的合金進行固溶處理再進行冷軋，但未說明具體軋制厚度和最終達到的性能指標?，F有技術的鋁合金薄帶主要為強度性能較低的1xxx系、3xxx系、5xxx系、8xxx系鋁合金薄帶，極少有7xxx系超高強度鋁合金薄帶。7xxx系超高強鋁合金板材退火后，冷軋變形率較低，道次變形率達10-20％時就可能出現開裂，極難獲得1.0mm厚度以下的超高強度鋁合金薄帶。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明通過在超強7xxx系Al-Zn-Mg-Cu合金基礎上添加適量稀土元素Er，提高合金的冷、熱變形能力，使其一次退火的冷軋總變形率最高達86％，通過多道次冷軋和一次退火處理獲得成形性能良好的超高強鋁合金薄帶。

為實現上述發明目的，本發明提供了650MPa級超高強鋁合金薄帶制備方法，所述制備方法具體包括以下步驟：

S1：將熱軋至7.5mm的含稀土元素Er的Al-Zn-Mg-Cu合金板進行兩道次冷軋，獲得厚度為3.5mm合金板坯并卷取成合金板坯卷；

S2：將所述合金板坯卷進行退火處理，所述退火處理工藝為：在溫度350-420℃保溫時間1-5小時后，隨爐冷卻至100℃，然后出爐進行空冷；

S3：將S2退火處理后的合金板坯卷，進行4道次冷軋，獲得0.5mm厚度的合金薄帶卷；

S4：將所述0.5mm合金帶卷在溫度為475℃條件下進行1小時固溶熱處理后，進行噴淋淬火快速冷卻，獲得具有良好沖壓性能的鋁合金薄帶；

S5：將S4獲得的超高強鋁合金薄帶進行輥式矯直，并進行剪切、卷取，再進行T6態時效處理，獲得650MPa級超高強鋁合金薄帶。

進一步的，所述含稀土元素Er的Al-Zn-Mg-Cu合金板中，稀土元素Er的質量分數為0.10-1.50％。

進一步的，所述步驟S1中兩道次冷軋具體為：