本發(fā)明涉及鋁合金型材，具體涉及一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車碰撞安全性能越來(lái)越受到廣泛地關(guān)注，對(duì)保障駕乘人員生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。目前，汽車行業(yè)已逐漸向汽車輕量化方向發(fā)展，特別對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，輕量化對(duì)于新能源汽車的續(xù)航里程更是至關(guān)重要，為實(shí)現(xiàn)輕量化，鋁合金已成為汽車制造用主要材料。汽車在發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)門檻梁承受較大的沖擊力，并受沖擊變形達(dá)到吸收能量的效果，以此來(lái)保護(hù)駕乘人員的安全，另外，還在新能源車上擔(dān)任著保證電池包殼體安全的職責(zé)，避免因側(cè)碰時(shí)底板變形較大導(dǎo)致電池包殼體變形從而擠壓電池模組產(chǎn)生失效起火等風(fēng)險(xiǎn)，這需要門檻梁具備高強(qiáng)度、高延伸率；且由于門檻梁的這個(gè)位置也存在涉水現(xiàn)象，還需要門檻梁具備高耐腐蝕性。目前，門檻梁位置通常使用高強(qiáng)度鋼及6系鋁合金，但高強(qiáng)度鋼的重量重，且高強(qiáng)度鋼及6系鋁合金的耐腐蝕性差，因此，為滿足汽車行業(yè)市場(chǎng)需求，亟需開(kāi)發(fā)一種同時(shí)具備高強(qiáng)度、高延伸率、高耐腐蝕性的鋁合金材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材，包括如下質(zhì)量百分比的金屬元素組分：si0.25～0.35％、mg?1.2～1.6％、cu?0.2～0.5％、mn?0.4～0.6％、cr?0.1～0.2％、fe≤0.05％、zn?4.0～4.5％、zr?1.0～1.5％、ti?0.05～0.1％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

4、進(jìn)一步地，包括如下質(zhì)量百分比的金屬元素組分：si?0.25～0.35％、mg?1.4～1.6％、cu?0.2～0.5％、mn?0.4～0.6％、cr?0.15～0.2％、fe≤0.05％、zn?4.3～4.5％、zr1.3～1.5％、ti?0.08～0.1％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

5、進(jìn)一步地，所述鋁合金型材的抗拉強(qiáng)度≥470mpa，屈服強(qiáng)度≥430mpa，延伸率≥16%。

6、進(jìn)一步地，包括如下工序：根據(jù)合金成分投料熔煉→鑄造鋁棒→均勻化處理→擠壓成型→在線淬火→拉伸→鋸切→人工時(shí)效→檢測(cè)力學(xué)性能是否符合要求。

7、進(jìn)一步地，在熔煉工序中，精煉后鋁液內(nèi)堿金屬需控制k≤0.0002%、na≤0.0002%、ca≤0.0005%。

8、進(jìn)一步地，所述均勻化處理的工藝為：均勻化溫度為460±3℃，保溫時(shí)間為36±0.5h，均勻化完成后自然冷卻至室溫。

9、進(jìn)一步地，所述擠壓成型工序的具體參數(shù)為：鋁棒溫度為500±10℃，擠壓筒溫度為440±20℃，模具溫度為480±15℃，模具加熱時(shí)間為5~24h，擠壓桿速度為1.0~1.5mm/s，牽引速度為1.2~1.6m/min，出口溫度為515～540℃。

10、進(jìn)一步地，所述在線淬火工序中，采用在線穿水淬火，且淬火后溫度≤60℃。

11、進(jìn)一步地，所述拉伸工序中，拉伸率為2%。

12、進(jìn)一步地，所述人工時(shí)效工序采用雙級(jí)時(shí)效工藝，第一級(jí)時(shí)效為105±5℃×8h，第二級(jí)時(shí)效為155±5℃×8h。

13、本發(fā)明的有益效果為：

14、（1）本發(fā)明提供了一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法，通過(guò)添加高含量的zr元素和cr元素，使zr元素在鋁合金中形成al3zr彌散相并作為異質(zhì)核心，促進(jìn)晶粒在凝固過(guò)程中在這些異質(zhì)核心上形核，從而獲得細(xì)小的等軸晶粒，進(jìn)而提高鋁合金材料的力學(xué)性能；同時(shí)，在熱處理和變形過(guò)程中，zr元素形成的al3zr彌散相還能夠阻礙晶界的移動(dòng)，從而抑制再結(jié)晶過(guò)程，有助于保持合金在高溫下的力學(xué)性能穩(wěn)定性，防止材料在高溫環(huán)境下性能退化；另外，zr、cr元素共同作用可使彌散相與基體形成共格界面，提高合金的淬透性、韌性和抗腐蝕等性能；

15、（2）本發(fā)明還控制淬火方式與時(shí)效制度，通過(guò)在線穿水淬火，減小擠壓制品的粗晶環(huán)，并提高晶粒度，從而獲得較高的硬度和強(qiáng)度；另外，本發(fā)明還采用了雙級(jí)時(shí)效工藝，在雙級(jí)時(shí)效過(guò)程中，過(guò)量的zn形成mgzn2強(qiáng)化相，mgzn2?相在合金中的溶解度隨溫度的降低而急劇下降提供了很強(qiáng)的時(shí)效硬化能力，還有一部分zn留在合金中，且由于鋅原子比鋁原子更小，能夠在鋁晶格中形成點(diǎn)陣位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，從而限制了位錯(cuò)的移動(dòng)和晶界的移動(dòng)，增強(qiáng)了晶界的強(qiáng)化作用，進(jìn)一步提高鋁合金的強(qiáng)度及硬度，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到470mpa以上，屈服強(qiáng)度達(dá)到430mpa以上，硬度達(dá)到130hb以上，使其滿足新能源汽車門檻梁的力學(xué)性能要求。

技術(shù)特征：

1.一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的金屬元素組分：si?0.25～0.35％、mg?1.2～1.6％、cu?0.2～0.5％、mn?0.4～0.6％、cr?0.1～0.2％、fe≤0.05％、zn?4.0～4.5％、zr?1.0～1.5％、ti?0.05～0.1％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的金屬元素組分：si?0.25～0.35％、mg?1.4～1.6％、cu?0.2～0.5％、mn?0.4～0.6％、cr?0.15～0.2％、fe≤0.05％、zn?4.3～4.5％、zr?1.3～1.5％、ti?0.08～0.1％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材，其特征在于，所述鋁合金型材的抗拉強(qiáng)度≥470mpa，屈服強(qiáng)度≥430mpa，延伸率≥16%。

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，包括如下工序：根據(jù)合金成分投料熔煉→鑄造鋁棒→均勻化處理→擠壓成型→在線淬火→拉伸→鋸切→人工時(shí)效→檢測(cè)力學(xué)性能是否符合要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，在熔煉工序中，精煉后鋁液內(nèi)堿金屬需控制k≤0.0002%、na≤0.0002%、ca≤0.0005%。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述均勻化處理的工藝為：均勻化溫度為460±3℃，保溫時(shí)間為36±0.5h，均勻化完成后自然冷卻至室溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述擠壓成型工序的具體參數(shù)為：鋁棒溫度為500±10℃，擠壓筒溫度為440±20℃，模具溫度為480±15℃，模具加熱時(shí)間為5~24h，擠壓桿速度為1.0~1.5mm/s，牽引速度為1.2~1.6m/min，出口溫度為515～540℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述在線淬火工序中，采用在線穿水淬火，且淬火后溫度≤60℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述拉伸工序中，拉伸率為2%。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述人工時(shí)效工序采用雙級(jí)時(shí)效工藝，第一級(jí)時(shí)效為105±5℃×8h，第二級(jí)時(shí)效為155±5℃×8h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車門檻梁用高強(qiáng)度鋁合金型材及其制備方法，屬于鋁合金制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的鋁合金型材包括如下質(zhì)量百分比的金屬組分：Si?0.25～0.35％、Mg?1.2～1.6％、Cu?0.2～0.5％、Mn?0.4～0.6％、Cr?0.1～0.2％、Fe≤0.05％、Zn?4.0～4.5％、Zr?1.0～1.5％、Ti?0.05～0.1％，余量為Al；其制備方法包括如下工序：根據(jù)合金成分投料熔煉→鑄造鋁棒→均勻化處理→擠壓成型→在線淬火→拉伸→鋸切→人工時(shí)效→檢測(cè)力學(xué)性能是否符合要求。本發(fā)明通過(guò)將合金成分與制備工藝配合，獲得強(qiáng)度、耐腐蝕性等滿足要求的適用于新能源汽車門檻梁的鋁合金型材。

技術(shù)研發(fā)人員：張向軍,曹善鵬,張洪輝,王珽,王少鵬,張德軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東南山鋁業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30