本發(fā)明涉及鋁合金制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種鋁合金板材制備方法。
背景技術(shù)：
：鋁合金材料的應(yīng)用是油罐車(chē)輕量化的重要方法，鋁合金油罐車(chē)重量可比鋼罐車(chē)輕約30%。根據(jù)ADR（AutorisationDangerousRoad，歐洲道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)，油罐車(chē)罐體壁厚設(shè)計(jì)與材料抗拉強(qiáng)度和延伸率乘積相關(guān)。一般情況下同一合金材料其抗拉強(qiáng)度和延伸率具有此消彼長(zhǎng)的規(guī)律，而延伸率的提高對(duì)于提高抗拉強(qiáng)度和延伸率乘積，降低罐體壁厚的貢獻(xiàn)更大。目前罐式車(chē)罐體封頭的主要成型工藝為脹形和旋壓，對(duì)板材力學(xué)性能要求較高，需要有低屈強(qiáng)比（屈服強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度）和高延伸率，屈強(qiáng)比高將會(huì)增加脹形難度且容易產(chǎn)生“鼓包”，延伸率低則有可能在旋壓過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝路線中熱軋后常常會(huì)進(jìn)行成品退火，退火方式一般采用廂式爐卷式退火，經(jīng)過(guò)完全退火后的5083鋁合金屈強(qiáng)比一般為0.56~0.67，延伸率一般為19~25%，相同工藝條件生產(chǎn)的5182鋁合金屈強(qiáng)比一般為0.54~0.63，延伸率一般為24~27%，均有屈強(qiáng)比偏高高，延伸率偏低的特點(diǎn)。造成5083/5182鋁合金屈服強(qiáng)度偏高，延伸率偏低的原因可能為材料組織內(nèi)部仍有少量變形組織未能完成再結(jié)晶，材料冷卻過(guò)程中因溫度不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)增值。傳統(tǒng)廂式爐卷式退火過(guò)程中，卷材升溫速度較慢，低溫時(shí)段組織內(nèi)部原子移動(dòng)消耗部分儲(chǔ)能且晶核減少，材料的再結(jié)晶溫度提升，即使延長(zhǎng)保溫時(shí)間，仍有少量組織未能完成再結(jié)晶。位錯(cuò)密度是屈服強(qiáng)度的重要影響因素，未完成再結(jié)晶的組織中保留了一定的位錯(cuò)密度，加上不均勻冷卻過(guò)程中新增的位錯(cuò)，使材料的屈服強(qiáng)度升高。在抗拉強(qiáng)度較高的情況下，現(xiàn)有鋁合金的延伸率值相對(duì)較低，雖然符合國(guó)標(biāo)但不能達(dá)到歐標(biāo)要求；其次，不同批次、不同寬度鋁合金板材之間的延伸率值波動(dòng)較大，穩(wěn)定性也較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供一種鋁合金板材制備方法，能夠在保證抗拉強(qiáng)度合格的前提下，大幅度提升延伸率值，縮小不同批次間材料力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)范圍，和縮小不同批次寬幅板材之間以及寬幅與常規(guī)寬度板材之間力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)范圍。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鋁合金板材制備方法，其特征在于，包括有以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造所述鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：4.5~5.5%，Mn：0.2~0.8%，Si：≤0.3%，Cr：≤0.2%，Cu：≤0.1%，F(xiàn)e：≤0.3%，Zn：≤0.2%，Ti：≤0.1%，Na：≤0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)所述鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造所述鋁合金鑄錠，所述鋁合金鑄錠寬度1500~2650mm；（二）熱軋：對(duì)所述鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，所述鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為260~360℃，所述卷坯的厚度預(yù)留有5~50%的冷軋加工率的預(yù)留厚度；（三）冷軋：將所述卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋至成品厚度，冷軋后獲得冷軋卷；（四）矯直和切板：將所述冷軋卷橫切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序；（五）退火：采用連續(xù)快速板片式退火或板垛式退火進(jìn)行完全退火，退火溫度為300~400℃，保溫時(shí)間為15min~5h，退火后獲得高鎂鋁合金板材。進(jìn)一步地，步驟（一）鑄造鑄錠之后，還包括將所述鋁合金鑄錠均熱后進(jìn)行切除頭尾和銑面的步驟。進(jìn)一步地，鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：4.8~5.2%，Mn：0.2~0.8%，Si：≤0.3%，Cr：≤0.2%，Cu：≤0.1%，F(xiàn)e：≤0.3%，Zn：≤0.2%，Ti：≤0.1%，Na：≤0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素。進(jìn)一步地，步驟（二）熱軋中，所述熱軋的終軋溫度為300~350℃。進(jìn)一步地，步驟（三）冷軋中，所述成品厚度為4~10mm。鎂是5000系合金的主要元素，隨著鎂含量的增加，合金屈服強(qiáng)度逐漸升高，鎂含量為0~1%時(shí)合金延伸率隨鎂含量升高而迅速下降，鎂含量大于1%時(shí)含量變化對(duì)合金延伸率影響較小。本發(fā)明制備的高鎂鋁合金，鎂元素含量大于3%時(shí)，室溫時(shí)會(huì)析出Al8Mg5平衡相，不適合的熱處理或長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境下，該相可沿晶界呈連續(xù)網(wǎng)狀析出，產(chǎn)生晶間腐蝕開(kāi)裂。但在適合的熱處理或避免長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境時(shí)，鎂含量4.0~5.5%以上的鋁合金抗拉強(qiáng)度、成形性等綜合性能接近鋼板，且耐腐蝕性優(yōu)良。本發(fā)明制備的高鎂鋁合金，鎂元素含量大于4.5%，在配合本發(fā)明提出的制備工藝下，能得到性能很好的高鎂鋁合金。錳元素的添加可以提高合金強(qiáng)度，細(xì)化晶粒組織，適當(dāng)增加錳元素含量可以使合金強(qiáng)度在60~120℃的溫度范圍內(nèi)幾乎無(wú)變化，并且在60~170℃范圍內(nèi)比其他鋁鎂合金具有更好的耐蝕性，但增加過(guò)量的錳元素可與鉻、鐵或鈦產(chǎn)生粗大硬脆的金屬間化合物。本發(fā)明提出的鋁合金控制了錳合金的含量，以避免產(chǎn)生粗大硬脆的金屬間化合物。鈉元素是鋁鎂合金中的雜質(zhì)元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然很少，但能增加熔體粘度，使鑄造產(chǎn)生裂紋，還會(huì)增加合金熱脆性，使鑄錠熱軋時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂。本發(fā)明提出的鋁合金中鈉元素含量控制在3ppm（3partspermillion，百萬(wàn)分之三）以下，能增加熔鑄尤其熱軋工序成品率。連續(xù)快速板片式退火可采用輥底爐實(shí)現(xiàn)，板垛式退火可采用廂式爐實(shí)現(xiàn)。板片式退火、板垛式退火與卷式退火相比，材料的升溫速率快慢規(guī)律為板片式快于板垛式，板垛式快于卷式，冷卻過(guò)程材料均勻性優(yōu)異規(guī)律為板片式優(yōu)于板垛式，板垛式優(yōu)于卷式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了一種鋁合金板材制備方法，包括有鑄造鑄錠、熱軋、冷軋、清洗、矯直和切板以及退火等步驟。在鑄造鑄錠步驟中，本發(fā)明提出了特有的鋁合金組分，并在后續(xù)工藝步驟中圍繞該范圍組分進(jìn)行了特有的工藝制備。與傳統(tǒng)高鎂鋁合金板材生產(chǎn)方案相比，本發(fā)明工藝生產(chǎn)的高性能鋁合金板材，在保證抗拉強(qiáng)度合格的前提下，大幅度提升延伸率值，延伸率高于27%，使材料滿足油罐車(chē)罐體壁厚減薄設(shè)計(jì)要求，同時(shí)能夠縮小不同批次間材料力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)范圍以及縮小不同批次寬幅板材之間以及寬幅與常規(guī)寬度板材之間力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)范圍，滿足ADR（歐洲道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸協(xié)議）和汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量體系要求。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1實(shí)施例1提供了一種按傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)高鎂鋁合金板材的方法。步驟（一）：按傳統(tǒng)高鎂鋁合金組分熔煉高鎂鋁合金合金，經(jīng)除氣、過(guò)濾后，進(jìn)行半連續(xù)鑄造，鑄出寬度為2650mm的扁錠。步驟（二）：將扁錠進(jìn)行切頭尾和銑面處理。步驟（三）：將扁錠于510℃預(yù)熱5小時(shí)，熱軋成卷坯，熱軋終軋溫度為320℃，卷坯厚度為6mm。步驟（四）：對(duì)卷坯進(jìn)行退火處理，退火溫度為360℃，保溫時(shí)間為10h，退火后獲得卷材，開(kāi)卷后獲得板材。實(shí)施例2實(shí)施例2提供了一種鋁合金板材制備方法，包括以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：4.5%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，F(xiàn)e：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠寬度2650mm。鑄造的鋁合金鑄錠為扁錠，將該扁錠均熱后進(jìn)行切頭尾和銑面處理。（二）熱軋：對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為350℃，卷坯的厚度預(yù)留有14.2%的冷軋加工率的預(yù)留厚度，熱軋后卷坯的厚度為7mm。（三）冷軋：將卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋一個(gè)道次，冷軋至6mm，冷軋后獲得冷軋卷。（四）矯直和切板：將卷材切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序。（五）退火：采用輥底爐連續(xù)式快速退火對(duì)冷軋卷進(jìn)行完全退火，退火溫度為330℃，保溫時(shí)間為20min，退火后獲得O態(tài)高鎂鋁合金板材。依據(jù)實(shí)施例2給出的鋁合金板材制備方法制得的鋁合金的延伸率高于27%。實(shí)施例3實(shí)施例3提供了一種鋁合金板材制備方法，包括以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：5.5%，Mn：0.8%，Si：0.3%，Cr：0.2%，Cu：0.1%，F(xiàn)e：0.3%，Zn：0.2%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠寬度2650mm。鑄造的鋁合金鑄錠為扁錠，將該扁錠均熱后進(jìn)行切頭尾和銑面處理。（二）熱軋：對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為350℃，卷坯的厚度預(yù)留有14.2%的冷軋加工率的預(yù)留厚度，熱軋后卷坯的厚度為7mm。（三）冷軋：將卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋一個(gè)道次，冷軋至6mm，冷軋后獲得冷軋卷。（四）矯直和切板：將卷材切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序。（五）退火：采用板垛進(jìn)行箱式爐批量退火對(duì)冷軋卷進(jìn)行退火，退火溫度為350℃，保溫時(shí)間為5h，退火后獲得O態(tài)高鎂鋁合金板材。依據(jù)實(shí)施例3給出的鋁合金板材制備方法制得的鋁合金的延伸率高于27%。實(shí)施例4實(shí)施例4提供了一種鋁合金板材制備方法，包括以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：4.8%，Mn：0.8%，Si：0.3%，Cr：0.2%，Cu：0.1%，F(xiàn)e：0.3%，Zn：0.2%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠寬度2650mm。鑄造的鋁合金鑄錠為扁錠，將該扁錠均熱后進(jìn)行切頭尾和銑面處理。（二）熱軋：對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為300℃，卷坯的厚度預(yù)留有33.3%的冷軋加工率的預(yù)留厚度，熱軋后卷坯的厚度為6mm。（三）冷軋：將卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋兩個(gè)道次，冷軋至4mm，冷軋后獲得冷軋卷。（四）矯直和切板：將卷材切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序。（五）退火：采用板垛進(jìn)行箱式爐批量退火對(duì)冷軋卷進(jìn)行退火，退火溫度為300℃，保溫時(shí)間為5h，退火后獲得O態(tài)高鎂鋁合金板材。依據(jù)實(shí)施例4給出的鋁合金板材制備方法制得的鋁合金的延伸率高于27%。實(shí)施例5實(shí)施例5提供了一種鋁合金板材制備方法，包括以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：5.2%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，F(xiàn)e：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠寬度1500mm。鑄造的鋁合金鑄錠為扁錠，將該扁錠均熱后進(jìn)行切頭尾和銑面處理。（二）熱軋：對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為360℃，卷坯的厚度預(yù)留有5%的冷軋加工率的預(yù)留厚度，熱軋后卷坯的厚度為10.5mm。（三）冷軋：將卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋一道次，冷軋至10mm，冷軋后獲得冷軋卷。（四）矯直和切板：將卷材切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序。（五）退火：采用輥底爐連續(xù)式快速退火對(duì)冷軋卷進(jìn)行完全退火，退火溫度為400℃，保溫時(shí)間為30min，退火后獲得O態(tài)高鎂鋁合金板材。依據(jù)實(shí)施例5給出的鋁合金板材制備方法制得的鋁合金的延伸率高于27%。實(shí)施例6實(shí)施例6提供了一種鋁合金板材制備方法，包括以下步驟：（一）鑄造鑄錠：鑄造鋁合金鑄錠，用于鑄造鋁合金鑄錠的鋁合金熔體的組分及重量百分比為：Mg：5.5%，Mn：0.2%，Si：0.2%，Cr：0.1%，Cu：0.1%，F(xiàn)e：0.2%，Zn：0.1%，Ti：0.1%，Na：0.0003%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)元素；對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行二級(jí)除氣、三級(jí)除渣凈化處理后，采用熱頂半連續(xù)鑄造工藝鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠寬度2000mm。鑄造的鋁合金鑄錠為扁錠，將該扁錠均熱后進(jìn)行切頭尾和銑面處理。（二）熱軋：對(duì)鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)熱，鋁合金鑄錠預(yù)熱后熱軋成卷坯，熱軋的終軋溫度為260℃，卷坯的厚度預(yù)留有14.2%的冷軋加工率的預(yù)留厚度，熱軋后卷坯的厚度為7mm。（三）冷軋：將卷坯進(jìn)行冷軋，冷軋一道次，冷軋至6mm，冷軋后獲得冷軋卷。（四）矯直和切板：將卷材切為板材，橫切前經(jīng)過(guò)清洗和矯直工序。（五）退火：采用輥底爐連續(xù)式快速退火對(duì)冷軋卷進(jìn)行完全退火，退火溫度為400℃，保溫時(shí)間為15min，退火后獲得O態(tài)高鎂鋁合金板材。依據(jù)實(shí)施例6給出的鋁合金板材制備方法制得的鋁合金的延伸率高于27%。對(duì)部分實(shí)施例制備方法制備獲得的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，其中對(duì)按實(shí)施例1的工藝方法制備的鋁合金標(biāo)號(hào)為試樣A，其中對(duì)按實(shí)施例2的工藝方法制備的鋁合金標(biāo)號(hào)為試樣B，其中對(duì)按實(shí)施例3的工藝方法制備的鋁合金標(biāo)號(hào)為試樣C，所獲的性能如表1所示。其中，GB3880.2-2012是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第2部分：力學(xué)性能，表示的是GB/T3880.2-2012下的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍；EN14286-2008是歐洲標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，為鋁和鋁合金-危險(xiǎn)貨物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸用罐的可焊接軋制品的標(biāo)準(zhǔn)。表1中Cpk為過(guò)程能力指數(shù)，是現(xiàn)代企業(yè)用于表示制程能力的指標(biāo)，Cpk為1-1.33時(shí)是正常，但接近1危險(xiǎn)，1.33-1.67時(shí)是充分，可以繼續(xù)保持；本計(jì)算中，Cpk取25個(gè)批次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。合金狀態(tài)Rm/MPaRp0.2/MPaA/%Cpk（A）GB/T3880.2-2012270~345≥11516-EN14286-2008280~350≥12526-試樣A-橫向290~320150~20019~251.1試樣A-縱向290~320150~20019~251.0試樣B-橫向280~320125~16027~301.45試樣B-縱向280~320125~16027~301.40試樣C-橫向280~320125~17027~301.38試樣C-縱向280~320125~17027~301.31表1試樣A、試樣B、試樣C與GB/T3880.2-2012和EN14286-2008的性能參數(shù)對(duì)比從表1中可以看出，試樣A的抗拉強(qiáng)度（Rm）和在標(biāo)距部分的非比例伸長(zhǎng)達(dá)到原始標(biāo)距0.2%時(shí)的應(yīng)力（Rp0.2）要略好于試樣B和試樣C的抗拉強(qiáng)度和在標(biāo)距部分的非比例伸長(zhǎng)達(dá)到原始標(biāo)距0.2%時(shí)的應(yīng)力；但在延伸率（A）方面，試樣B和試樣C的延伸率要遠(yuǎn)好于試樣A的延伸率，試樣A的延伸率只達(dá)到GB/T3880.2-2012標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)到EN14286-2008的標(biāo)準(zhǔn)，試樣B和試樣C均達(dá)到了EN14286-2008的標(biāo)準(zhǔn)，證明本發(fā)明提供的鋁合金板材制備方法能夠大幅提升所制備的鋁合金的延伸率；在Cpk上，試樣B和試樣C同樣獲得了優(yōu)異的數(shù)值，證明本發(fā)明提供的鋁合金板材制備方法所制備的鋁合金在不同批次間材料力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)和不同批次寬幅板材之間以及寬幅與常規(guī)寬度板材之間力學(xué)性能指標(biāo)尤其延伸率值的波動(dòng)很小，表明本發(fā)明提供的鋁合金板材制備方法所制備的鋁合金的延伸率值非常穩(wěn)定。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3