CN120210697A 一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法及铝合金卷材

(19)国家知识产权局(10)申请公布号CN120210697A(71)申请人广西南南铝加工有限公司地址530000广西壮族自治区南宁市江南区石柱岭一路6-5号(72)发明人黄程毅杨振兴徐燕萍林清泉谢飞韦祖祥刘莹莹(74)专利代理机构南宁东智知识产权代理事务所(特殊普通合伙)45117专利代理师黎华艳一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法及铝合金卷材本发明公开了一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法及铝合金卷材，本发明属于铝合金制造技术领域，所述方法工艺，调控析出相分布和尺寸，改善铝合金微观组织和力学性能，在添加较高含量铜元素的同时维持优良机械性能，提高产品机械强度和延伸梯度降温轧制固溶淬火时效处理w低温轧制21.一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：匀化热处理后的铸锭；S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，控制每道次轧制后降温速率为20~50℃/min,终轧温度<200℃,轧制总加工率>90%,轧制道次数<20,得到梯度降温轧制卷材；所述铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=0.6-1.5%,Fe≤0.3%,Cu=0.4-1.2%,Mn=0.4-0.8%,Mg=0.6-1.5%,Cr≤0.25%,Zn≤0.3%,Ti≤0.1%,余量为A1和不可避免的杂质元2.根据权利要求1所述的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，其特征在于，所述均匀化热处理的保温温度530~560℃,保温时间6~12h。3.根据权利要求1所述的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，其特征在于，所述固溶淬火保温温度为540~570℃,保温时间为0.2~1h。4.根据权利要求1所述的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，其特征在于，所述低温轧制温度为0~20℃,道次加工率2~20%,轧制道次数>2。5.根据权利要求1所述的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，其特征在于，所述时效处理温度为190~230℃,保温时间为3~10h。6.根据权利要求3所述的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方7.一种如权利要求1~6任一项所述方法制备得到的含Cu元素6xxx铝合金卷材。8.根据权利要求7所述的含Cu元素6xxx铝合金卷材，其特征在于，其性能满足：抗拉强度≥400MPa,屈服强度≥350MPa,延伸率≥12%,横纵向1.5T折弯半径90°折弯不开裂。3技术领域[0001]本发明涉及铝合金制造技术领域，尤其涉及一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法及铝合金卷材。背景技术[0002]电池包轻量化可以提升能量密度，也是新能源汽车提高续航里程的有效方法。电池包底板要求材料具有高强度和良好冲压成形性，适应弯曲、SPR等加工工艺，耐腐蚀性能好，满足汽车安全性和耐久性设计要求。新型高强度铝合金产品的开发应用对促进新能源汽车发展起到重要作用。[0003]6xxx铝合金凭借其优异的挤压性能成为电池包底板的首选材料，6xxx铝合金铜含量一般为0.3%以下，在保持6xxx铝合金良好可焊性、耐腐蚀性和成形性的基础上，通过添加铜元素显著提高了合金的强度和硬度，适用于对性能要求较高的应用场景，然而传统工艺中的含铜元素6xxx铝合金存在一定的局限性：为保证力学强度和一定的耐腐性能和导电、一种均匀化和加热分离的6xxx铝合金卷材的制备方法，无法满足较高铜含量6xxx高强度铝主要考虑烘烤前力学性能的优化，烘烤后高强度状态下的应用存在局限性。[0004]基于此，期望探究一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，能够改善微观组织和力学性能，在添加较高含量铜元素的同时维持优良机械性能，降低发明内容[0005]针对以上不足，本发明提供一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法及铝合金卷材，能够达到优良的机械性能，所得产品抗拉强度≥400MPa,屈服强度≥350MPa,延伸率≥12%,横纵向1.5T折弯半径90°折弯不开裂，同时降低能耗，提高生产效一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，包括如下步骤：到均匀化热处理后的铸锭；S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，控制每道次轧制后降温速率为20~50℃/min,终轧温度<200℃,轧制总加工率>90%,轧制道次数<20,得到梯度降温轧制卷材；S4、固溶淬火：将步骤S3得到的梯度降温轧制卷材进行固溶淬火，得到固溶淬火卷4S6、时效处理：将步骤S5得到的低温轧制卷材进行时效处理，得到铝合金卷材成所述铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=0.6-1.5%,Fe≤0.3%,Cu=0.4-1.2%,Mn=0.4-0.8%,Mg=0.6-1.5%,Cr≤0.25%,Zn≤0.3%,Ti≤0.1%,余量为A1和不可避免的杂质元素。[0006]优选地，所述均匀化热处理的保温温度530~560℃,保温时间6~12h。[0007]优选地，所述固溶淬火保温温度为540~570℃,保温时间为0.2~1h。[0008]优选地，所述低温轧制温度为0~20℃,道次加工率2~20%,轧制道次数>2。[0009]优选地，所述时效处理温度为190~230℃,保温时间为3~10h。[0010]优选地，所述固溶淬火步骤中，冷却速度>50℃/s。[0011]本发明还提供一种如上述方法制备得到的含Cu元素6xxx铝合金卷材。[0012]本发明所述含Cu元素6xxx铝合金卷材的性能满足：抗拉强度≥400MPa,屈服强度≥350MPa,延伸率≥12%,横纵向1.5T折弯半径90°折弯不开裂。[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明提供的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，和θ(Al₂Cu)等沉淀相平均尺寸<500nm,第二相均匀分布于晶内和晶界处。改善铝合金微观组织和力学性能，在添加较高含量铜元素的同时维持优良机械性能，提高产品机械强度和[0014]2.本发明通过均匀化处理梯度降温轧制的结合，使初生相中的低熔点元素有效回溶，控制原子固溶度并避免弥散相长大，梯度降温轧制过程有效破碎第二相并促进回溶，使合金在后续固溶淬火、时效过程中析出相分布更均匀，梯度降温轧制后进入固溶淬火步骤，无需退火，固溶淬火后实施低温轧制，有效增加基体储能，增加位错等晶格缺陷，有利于在低温短时时效过程中均匀快速的形核，并长大得到一定数量和尺寸的沉淀相。[0015]3.通过本方案的实施，所得产品抗拉强度≥400MPa,屈服强度≥350MPa,延伸率≥附图说明[0016]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0017]图1为本发明的工序流程示意图；图2为本发明实施例1铝合金卷材成品的微观组织示意图；图3为本发明实施例1铝合金卷材成品的拉伸断口示意图；其中，解理断裂中存在韧窝断裂。5具体实施方式[0018]下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。[0019]参照图1,本发明实施例的工序流程包括：将熔铸铝合金原料形成的铸锭进行530~560℃、6~12h的均匀化热处理，然后直接进行梯度降温轧制，再升温至540~570℃固溶淬火0.2~1h,固溶淬火完成后降温，进行低温轧制，低温轧制完成后升温进行190~230℃、3~10h的时效处理。[0020]实施例1本实施例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=1.4%,Fe=0.2%,Cu=1.2%,Mn=0.6%,Mg=0.9%,Cr=0.20%,Zn=0.2%,Ti=0.05%,余量为A1和不可避免的杂质元素。[0021]本实施例的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，包括如下步骤：匀化热处理的保温温度545℃,保温时间9h,得到均匀化热处理后的铸锭；S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，控制每道次轧制后降温速率为20~25℃/min,终轧温度130℃,轧制总加工率93%,轧制道次数19,得到梯度降温轧制卷材；S4、固溶淬火：将步骤S3得到的梯度降温轧制卷材进行固溶淬火，保温温度为550℃,保温时间为0.6h,得到固溶淬火卷材；S5、低温轧制：将步骤S4得到的固溶淬火卷材进行低温轧制，轧制温度为0~10℃,道次加工率10%,轧制道次数3,得到低温轧制卷材；S6、时效处理：将步骤S5得到的低温轧制卷材进行时效处理，时效处理温度为210℃,保温时间为6h,冷却得到铝合金卷材成品。[0022]图2是通过本发明实施例1得到的铝合金卷材成品的微观组织示意图，可以看出，晶粒内部存在大量位错缠结以及位错胞，多位于尺寸较大的弥散相附近，并且位错附近有新的弥散相析出，这些特征均能表明卷材的机械性能得到了强化；图3是通过本发明实施例1得到的铝合金卷材成品的拉伸断口示意图，可以看出，断裂方式以解理断裂为主，并存在大小不一的韧窝，解理断裂说明材料在拉伸过程中存在脆性断裂，而韧窝断裂说明材料在拉伸过程中存在韧性断裂，同时出现这两种断裂说明材料断裂过程中表现出脆性和韧性的[0023]实施例2本实施例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=0.8%,Fe=0.2%,Cu=0.5%,Mn=0.5%,Mg=0.7%,Cr=0.23%,Zn=0.2%,Ti=0.06%,余量为A1和不可避免的杂质元素。[0024]本实施例的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，包括如下步骤：6匀化热处理的保温温度530℃,保温时间12h,得到均匀化热处理后的铸锭；S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，控制每道次轧制后降温速率为30~45℃/min,终轧温度100℃,轧制总加工率91%,轧制道次数14,得到梯度降温轧制卷材；S4、固溶淬火：将步骤S3得到的梯度降温轧制卷材进行固溶淬火，保温温度为540℃,保温时间为1h,得到固溶淬火卷材；S5、低温轧制：将步骤S4得到的固溶淬火卷材进行低温轧制，轧制温度为0~10℃,道次加工率20%,轧制道次数4,得到低温轧制卷材；S6、时效处理：将步骤S5得到的低温轧制卷材进行时效处理，时效处理温度为190℃,保温时间为10h,冷却得到铝合金卷材成品。[0025]实施例30.8%,Mg=1.5%,Cr=0.10%,Zn=0.1%,Ti=0.09%,余量为A1和不可避免的杂质元素。[0026]本实施例的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，包括如下步骤：匀化热处理的保温温度560℃,保温时间6h,得到均匀化热处理后的铸锭；S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，控制每道次轧制后降温速率为25~45℃/min,终轧温度150℃,轧制总加工率95%,轧制道次数15,得到梯度降温轧制卷材；S4、固溶淬火：将步骤S3得到的梯度降温轧制卷材进行固溶淬火，固溶淬火保温温度为570℃,保温时间为0.2h,得到固溶淬火卷材；S5、低温轧制：将步骤S4得到的固溶淬火卷材进行低温轧制，轧制温度为5~15℃,道次加工率20%,轧制道次数3,得到低温轧制卷材；S6、时效处理：将步骤S5得到的低温轧制卷材进行时效处理，时效处理温度为230℃,保温时间为3h,冷却得到铝合金卷材成品。[0027]对比例1本对比例的热轧终轧温度为250℃。其余工艺与实施例1相同。[0028]对比例2本对比例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=1.4%,Fe=0.2%,Cu=1.2%,Mn=0.6%,Mg=0.9%,Cr=0.20%,Zn=0.[0029]本对比例的一种提高含Cu元素6xxx铝合金卷材综合性能的形变热处理方法，包括如下步骤：匀化热处理的保温温度540℃,保温时间3h,得到均匀化热处理后的铸锭；7S3、梯度降温轧制：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行梯度降温轧制，终轧温度250℃,轧制总加工率70%,得到梯度降温轧制卷材；S4、一次冷轧：将步骤S3得到的梯度降温轧制卷材进行室温一次冷轧，道次加工率10%,得到一次冷轧卷材；S5、退火：将步骤S4得到的一次冷轧卷材进行退火，保温温度为450℃,保温时间为0.2-1h,得到退火卷材；S6、二次冷轧：将步骤S5得到的退火卷材进行室温二次冷轧，道次加工率10%,得到二次冷轧卷材；S7、固溶淬火：将步骤S6得到的二次冷轧卷材进行固溶淬火，保温温度为550℃,保温时间为0.6h,得到固溶淬火卷材；S8、时效处理：将步骤S7得到的固溶淬火卷材进行时效处理，时效处理温度为210℃,保温时间为6h,冷却得到铝合金卷材成品。[0030]其余工艺与实施例1相同。[0031]对比例3本对比例铝合金的化学成分的质量百分数为：Si=1.5%,Fe=0.2%,Cu=0.8%,Mn=0.5%,Mg=0.9%,Cr=0.18%,Zn=0.1%,匀化热处理的保温温度560℃,保温时间10h,得到均匀化热处理后的铸锭；S3、热轧：将步骤S2得到的均匀化热处理后的铸锭直接进行热轧，终轧温度310℃,轧制总加工率70%,得到热轧卷材；S5、固溶淬火：将步骤S4得到的退火卷材进行固溶淬火，保温温度为560℃,保温时间为0.6h,得到固溶淬火卷材；S8、时效处理：将步骤S7得到的固溶淬火卷材进行时效处理，时效处理温度为220℃,保温时间为3h,冷却得到铝合金成品。[0033]将实施例和对比例的铝合金卷材成品进行微观组织测试和性能测试。织观察。将样品进行室温拉伸性能测试，室温拉伸试验根据GB/T228.1-2021要求进行。弯曲试验采用三点弯曲法开展。[0036]表1实施例和对比例的铝合金卷材成品的性能测试结果8屈服强度抗拉强度90°横向1.5T折弯90°纵向1.5T折弯45°方向1.5T折弯实施例1不开裂不开裂不开裂实施例2不