權利要求
1.一種
鋁合金板帶材，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，所述鋁合金板帶材包括以下元素：4.5～7.5%的Mg元素，0.08～0.18%的Fe元素，0.02～0.06%的Si元素，0.1～0.6%的Mn元素，0.01～0.06%的Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%，余量為Al元素;
所述鋁合金板帶材的抗拉強度≥330MPa，所述鋁合金板帶材的屈服強度≥230MPa，所述鋁合金板帶材的伸長率≥12%;所述鋁合金板帶材經(jīng)90°和180°折彎不開裂。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋁合金板帶材，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，所述鋁合金板帶材包括以下元素：5.0～6.0%的所述Mg元素，0.12～0.15%的所述Fe元素，0.03～0.05%的所述Si元素，0.2～0.4%的所述Mn元素，0.02～0.04%的所述Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%，余量為Al元素。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鋁合金板帶材，其特征在于，所述Mg元素與所述Mn元素的質(zhì)量之比為15～28:1;和/或，所述Fe元素與所述Si元素的質(zhì)量之比為3～5:1。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的鋁合金板帶材，其特征在于，所述鋁合金板帶材中AlMg相的面積占比為9～12%，和/或，所述鋁合金板帶材中AlMg相的尺寸為0.5～72μm。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的鋁合金板帶材，其特征在于，所述鋁合金板帶材的厚度為0.1～0.5mm。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的鋁合金板帶材，其特征在于，所述鋁合金板帶材的抗拉強度為340～370MPa，所述鋁合金板帶材的屈服強度為260～280MPa，所述鋁合金板帶材的伸長率為12～14%。
7.一種權利要求1至6中任一項所述鋁合金板帶材的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：將鋁合金對應的原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋、冷軋、中間退火和成品退火，得到所述鋁合金板帶材;
其中，在所述中間退火后、所述成品退火之前進行析出退火，所述析出退火的溫度低于所述中間退火的溫度，所述析出退火的溫度為140～200℃。
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述析出退火的溫度為150～180℃，和/或，所述析出退火的保溫時間為3～10h。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述中間退火的溫度為280～350℃，和/或，所述中間退火的保溫時間為2～4h。
10.根據(jù)權利要求7至9中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述成品退火的溫度為120～150℃，和/或，所述成品退火的保溫時間為2～4h。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金技術領域，具體而言，涉及一種鋁合金板帶材及其制備方法。
背景技術
[0002]高強度高合金超薄電子背板是一種高附加值的新產(chǎn)品，可應用于手機和平板中板等，具有廣闊的市場應用前景。然而，該產(chǎn)品要求具有強度高和塑性好的優(yōu)良機械性能、極佳的板形以及較高的表面質(zhì)量，因此，生產(chǎn)難度較大。
[0003]5系鋁合金因其輕質(zhì)、強度高和耐腐蝕性好等特性，被廣泛應用于手機、平板中板的生產(chǎn)中。高Mg鋁合金中添加高比例的Mg元素，能明顯提高鋁合金板帶材的強度。中板的加工一般采用沖壓工藝，能夠使得5系鋁合金中板具有良好的成型性和尺寸精度，同時也能滿足手機內(nèi)部結構對材料性能的要求。但目前存在的最大問題在于高Mg含量的5系鋁合金，由于Mg元素含量高，其析出的沉淀相也較多，導致在熱處理過程中容易析出不均勻，從而導致鋁合金板帶材沖壓開裂，進而嚴重制約了鋁合金在該領域的應用發(fā)展。因此，該應用場景下的鋁合金板帶材的技術開發(fā)主要集中在保證鋁合金板帶材強度的前提下進一步提高其成形性能，以滿足沖壓過程中板帶材無裂紋的產(chǎn)品要求。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋁合金板帶材及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術中鋁合金板帶材在沖壓工藝中容易開裂的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋁合金板帶材，以質(zhì)量百分比計，該鋁合金板帶材包括以下元素：4.5～7.5%的Mg元素、0.08～0.18%的Fe元素、0.02～0.06%的Si元素、0.1～0.6%的Mn元素和0.01～0.06%的Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%，余量為Al元素;鋁合金板帶材的抗拉強度≥330MPa，鋁合金板帶材的屈服強度≥230MPa，鋁合金板帶材的伸長率≥12%;鋁合金板帶材經(jīng)90°和180°折彎不開裂。
[0006]進一步地，以質(zhì)量百分比計，上述鋁合金板帶材包括以下元素：5.0～6.0%的Mg元素、0.12～0.15%的Fe元素、0.03～0.05%的Si元素、0.2～0.4%的Mn元素和0.02～0.04%的Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%，余量為Al元素。
[0007]進一步地，Mg元素與Mn元素的質(zhì)量之比為15～28:1;和/或，F(xiàn)e元素與Si元素的質(zhì)量之比為3～5:1。
[0008]進一步地，鋁合金板帶材中AlMg相的面積占比為9～12%，和/或，鋁合金板帶材中AlMg相的尺寸為0.5～72μm。
[0009]進一步地，鋁合金板帶材的厚度為0.1～0.5mm。
[0010]進一步地，鋁合金板帶材的抗拉強度為340～370MPa，鋁合金板帶材的屈服強度為260～280MPa，鋁合金板帶材的伸長率為12～14%。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種上述鋁合金板帶材的制備方法，該制備方法包括：將鋁合金對應的原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋、冷軋、中間退火和成品退火，得到鋁合金板帶材;其中，在中間退火后、成品退火之前進行析出退火，析出退火的溫度低于中間退火的溫度，析出退火的溫度為140～200℃。
[0012]進一步地，析出退火的溫度為150～180℃，和/或，析出退火的保溫時間為3～10h。
[0013]進一步地，中間退火的溫度為280～350℃，和/或，中間退火的保溫時間為2～4h。
[0014]進一步地，成品退火的溫度為120～150℃，和/或，成品退火的保溫時間為2～4h。
[0015]應用本發(fā)明的技術方案，本申請通過添加Mg元素能夠在降低鋁合金板帶材的密度達到減重效果的同時，明顯提高鋁合金板帶材的強度，從而能夠實現(xiàn)鋁合金板帶材具有高強性能，即抗拉強度≥330MPa，屈服強度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范圍，能夠形成AlMg相，從而提高鋁合金板帶材的成形性能，即伸長率≥12%以及90°和180°折彎不開裂。添加Mn元素，能夠細化晶粒，從而進一步提高鋁合金板帶材的強度。本發(fā)明的鋁合金板帶材具有優(yōu)異的強度和成形性能，能夠滿足手機、平板中板等對鋁合金材料強度和成形性能的技術要求。
附圖說明
[0016]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0017]圖1示出了本申請的實施例1中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖;
[0018]圖2示出了本申請的對比例1中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖;
[0019]圖3示出了本申請的對比例2中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖。
具體實施方式
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0021]如本申請背景技術所分析的，現(xiàn)有技術中存在鋁合金板帶材在沖壓工藝中容易開裂的問題，為了解決以上問題，本申請?zhí)峁┝艘环N鋁合金板帶材及其制備方法。
[0022]在本申請的一種典型的實施方式中，提供了一種鋁合金板帶材，以質(zhì)量百分比計，該鋁合金板帶材包括以下元素：4.5～7.5%的Mg元素，0.08～0.18%的Fe元素，0.02～0.06%的Si元素，0.1～0.6%的Mn元素，0.01～0.06%的Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%以及余量為Al元素;鋁合金板帶材的抗拉強度≥330MPa，鋁合金板帶材的屈服強度≥230MPa，鋁合金板帶材的伸長率≥12%;鋁合金板帶材經(jīng)90°和180°折彎不開裂。
[0023]本申請通過添加Mg元素能夠在降低鋁合金板帶材的密度達到減重效果的同時，明顯提高鋁合金板帶材的強度，從而能夠實現(xiàn)鋁合金板帶材具有高強性能，即抗拉強度≥330MPa，屈服強度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范圍，能夠形成AlMg相，從而提高鋁合金板帶材的成形性能，即伸長率≥12%以及90°和180°折彎不開裂。添加Mn元素，能夠細化晶粒，從而進一步提高鋁合金板帶材的強度。本發(fā)明的鋁合金板帶材具有優(yōu)異的強度和成形性能，能夠滿足手機、平板中板等對鋁合金材料強度和成形性能的技術要求。
[0024]為了進一步提高鋁合金板帶材的強度和成形性能，在本申請的一種實施例中，為進一步地提高各元素之間的協(xié)同配合效果，以質(zhì)量百分比計，優(yōu)選上述鋁合金板帶材包括以下元素：5.0～6.0%的Mg元素，0.12～0.15%的Fe元素，0.03～0.05%的Si元素，0.2～0.4%的Mn元素，0.02～0.04%的Ti元素，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.15%以及余量為Al元素。
[0025]在本申請的一種實施例中，Mg元素與Mn元素的質(zhì)量之比為15～28:1;和/或，F(xiàn)e元素與Si元素的質(zhì)量之比為3～5:1。
[0026]優(yōu)選控制Mg元素與Mn元素的質(zhì)量之比在上述范圍，有助于提高Mg元素與Mn元素的協(xié)同作用，進而有助于提高鋁合金板帶材的屈服強度和抗拉強度，同時具有較好的抗裂紋性能。優(yōu)選控制Fe元素與Si元素的質(zhì)量之比在上述范圍，有助于控制AlFeSi相的數(shù)量和尺寸，進而有助于提高鋁合金板帶材的成形性能。
[0027]在本申請的一種實施例中，鋁合金板帶材中AlMg相的面積占比為9～12%，和/或，鋁合金板帶材中AlMg相的尺寸為0.5～72μm。
[0028]優(yōu)選控制鋁合金板帶材中AlMg相的面積占比在上述范圍，有助于進一步提高鋁合金板帶材的強度和成形性能，從而實現(xiàn)鋁合金板帶材的力學性能達到以上范圍以及90°和180°折彎不開裂，進而更好地應用于手機、平板中板等。
[0029]在本申請的一種實施例中，鋁合金板帶材板的厚度為0.1～0.5mm。
[0030]優(yōu)選控制鋁合金板帶材板的厚度在上述范圍，有助于使鋁合金板帶材板達到高強度的同時，實現(xiàn)鋁合金板帶材板的輕薄效果，從而更好地應用于手機、平板中板等。
[0031]為了更好地滿足手機、平板中板等對鋁合金材料強度和成形性能的要求，在本申請的一種實施例中，鋁合金板帶材的抗拉強度為340～370MPa，鋁合金板帶材的屈服強度為260～280MPa，鋁合金板帶材的伸長率為12～14%。
[0032]在本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種上述鋁合金板帶材的制備方法，該制備方法包括：將鋁合金對應的原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋、冷軋、中間退火和成品退火，得到鋁合金板帶材;其中，在中間退火后、成品退火之前進行析出退火，析出退火的溫度低于中間退火的溫度，析出退火的溫度為140～200℃。
[0033]本申請通過調(diào)控中間退火后的降溫工藝，即進行析出退火，并控制析出退火的溫度低于中間退火的溫度以及控制析出退火的溫度在上述范圍，能夠促進AlMg相均勻充分析出，從而使鋁合金板帶材具有優(yōu)越的成形性能，即伸長率≥12%，90°和180°折彎不開裂。將鋁合金對應的原料進行熔煉，能夠使Mg元素充分固溶于基體中，從而能夠提高鋁合金板帶材的強度。通過均勻化熱處理，能夠進一步調(diào)控Mg元素的分布，從而得到更均勻的組織。通過成品退火工藝能夠進一步提高鋁合金板帶材的成形性能，進而能夠滿足手機、平板中板等對鋁合金材料強度和成形性能的要求。
[0034]在本申請的一種實施例中，析出退火的溫度為150～180℃，和/或，析出退火的保溫時間為3～10h;中間退火的溫度為280～350℃，和/或，中間退火的保溫時間為2～4h。
[0035]優(yōu)選控制析出退火以及中間退火的溫度和保溫時間在上述范圍，有助于形成更多的均勻分布的AlMg相，從而進一步提高鋁合金板帶材的成形性能，進而使鋁合金板帶材在90°和180°折彎不開裂。
[0036]在本申請的一種實施例中，成品退火的溫度為120～150℃，和/或，成品退火的保溫時間為2～4h。
[0037]優(yōu)選控制成品退火的溫度和保溫時間在上述范圍，有助于進一步均勻化組織，從而有助于進一步調(diào)控鋁合金板帶材的強度和成形性能使其更好地應用于手機、平板中板等。
[0038]以下將結合實施例，進一步說明本申請的有益效果。
[0039]實施例1
[0040]以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：5.9%的Mg元素，0.14%的Fe元素，0.04%的Si元素，0.3%的Mn元素，0.03%的Ti元素，余量為Al元素。將以上鋁合金原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋和冷軋，冷軋至厚度為0.7mm后進行中間退火，中間退火的溫度為330℃，保溫時間為3h。中間退火結束后的降溫過程中，進行一次190℃的析出退火，保溫時間為3h，隨后繼續(xù)冷軋至厚度為0.5mm。最后，進行150℃的成品退火，保溫時間為3h，得到厚度為0.5mm鋁合金板帶材。
[0041]實施例2
[0042]以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：7.5%的Mg元素，0.18%的Fe元素，0.06%的Si元素，0.6%的Mn元素，0.06%的Ti元素，余量為Al元素。將以上鋁合金原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋和冷軋，冷軋至厚度為0.6mm后進行中間退火，中間退火的溫度為305℃，保溫時間為3h。中間退火結束后的降溫過程中，進行一次175℃的析出退火，保溫時間為3h，隨后繼續(xù)冷軋至厚度為0.4mm。最后，進行130℃的成品退火，保溫時間為3h，得到厚度為0.4mm鋁合金板帶材。
[0043]實施例3
[0044]以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：4.5%的Mg元素，0.08%的Fe元素，0.02%的Si元素，0.1%的Mn元素，0.01%的Ti元素，余量為Al元素。將以上鋁合金原料依次進行熔煉和半連續(xù)鑄造、均勻化熱處理、熱軋和冷軋，冷軋至厚度為0.3mm后進行中間退火，中間退火的溫度為350℃，保溫時間為4h。中間退火結束后的降溫過程中，進行一次180℃的析出退火，保溫時間為5h，隨后繼續(xù)冷軋至厚度為0.1mm。最后，進行120℃的成品退火，保溫時間為2h，得到厚度為0.1mm鋁合金板帶材。
[0045]實施例4
[0046]與實施例1的區(qū)別在于，以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：7.5%的Mg元素，0.13%的Fe元素，0.04%的Si元素，0.3%的Mn元素，0.03%的Ti元素，余量為Al元素。余量為Al元素，最終得到鋁合金板帶材。
[0047]實施例5
[0048]與實施例1的區(qū)別在于，析出退火的溫度為180℃，析出退火的保溫時間為3h，最終得到鋁合金板帶材。
[0049]實施例6
[0050]與實施例1的區(qū)別在于，析出退火的溫度為160℃，析出退火的保溫時間為3h，最終得到鋁合金板帶材。
[0051]實施例7
[0052]與實施例1的區(qū)別在于，中間退火的溫度為280℃，中間退火的保溫時間為4h，最終得到鋁合金板帶材。
[0053]實施例8
[0054]與實施例1的區(qū)別在于，中間退火的溫度為350℃，中間退火的保溫時間為2h，最終得到鋁合金板帶材。
[0055]實施例9
[0056]與實施例1的區(qū)別在于，中間退火的溫度為250℃，中間退火的保溫時間為1h，最終得到鋁合金板帶材。
[0057]實施例10
[0058]與實施例1的區(qū)別在于，成品退火的溫度為120℃，成品退火的保溫時間為4h，最終得到鋁合金板帶材。
[0059]實施例11
[0060]與實施例1的區(qū)別在于，成品退火的溫度為100℃，成品退火的保溫時間為1h，最終得到鋁合金板帶材。
[0061]實施例12
[0062]與實施例1的區(qū)別在于，Mg元素和Mn元素的總質(zhì)量為6.2%，Mg元素和Mn元素的質(zhì)量之比為15:1，最終得到鋁合金板帶材。
[0063]實施例13
[0064]與實施例1的區(qū)別在于，Mg元素和Mn元素的總質(zhì)量為6.2%，Mg元素和Mn元素的質(zhì)量之比為28:1，最終得到鋁合金板帶材。
[0065]實施例14
[0066]與實施例1的區(qū)別在于，F(xiàn)e元素和Si元素的總質(zhì)量為0.18%，F(xiàn)e元素和Si元素的質(zhì)量之比為3:1，最終得到鋁合金板帶材。
[0067]實施例15
[0068]與實施例1的區(qū)別在于，F(xiàn)e元素和Si元素的總質(zhì)量為0.18%，F(xiàn)e元素和Si元素的質(zhì)量之比為5:1，最終得到鋁合金板帶材。
[0069]對比例1
[0070]與實施例1的區(qū)別在于，中間退火結束后的降溫過程中，進行一次240℃的析出退火，最終得到鋁合金板帶材。
[0071]對比例2
[0072]與實施例1的區(qū)別在于，中間退火結束后的降溫過程中，進行一次220℃的析出退火，最終得到鋁合金板帶材。
[0073]對比例3
[0074]與實施例1的區(qū)別在于，以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：3%的Mg元素，0.13%的Fe元素，0.04%的Si元素，0.3%的Mn元素，0.03%的Ti元素，余量為Al元素。余量為Al元素。最終得到鋁合金板帶材。
[0075]對比例4
[0076]與實施例1的區(qū)別在于，以質(zhì)量百分比計，鋁合金原料包括以下元素：8.5%的Mg元素，0.13%的Fe元素，0.04%的Si元素，0.3%的Mn元素，0.03%的Ti元素，余量為Al元素。最終得到鋁合金板帶材。
[0077]對比例5
[0078]與實施例1的區(qū)別在于，Mg元素和Mn元素的總質(zhì)量為6.2%，Mg元素和Mn元素的質(zhì)量之比為5:1，最終得到鋁合金板帶材。
[0079]對比例6
[0080]與實施例1的區(qū)別在于，F(xiàn)e元素和Si元素的總質(zhì)量為0.18%，F(xiàn)e元素和Si元素的質(zhì)量之比為1:5，最終得到鋁合金板帶材。
[0081]測試方法
[0082]金相測試：將樣品進行磨拋后，浸入30%的磷酸溶液腐蝕4min，然后用金相顯微鏡進行觀察拍照，再通過IPP(Image-Pro-Plus)軟件進行測算，最后得到AlMg相的面積占比。
[0083]抗拉強度、屈服強度和伸長率測試：根據(jù)GB/T228.1-2021《金屬材料-拉伸實驗第1部分：室溫試驗方法》進行測試。
[0084]90°和180°折彎測試：根據(jù)ASTM B820-18 Standard Test Method for Bend Testfor Determining the Formability of Copper and Copper Alloy Strip(測定銅和銅合金帶材可成形性的彎曲試驗的標準試驗方法)進行測試。
[0085]將以上實施例和對比例鋁合金板帶材進行組織表征和性能測試，測試結果見表1。
[0086]表1
[0087]
[0088]
[0089]其中，圖1是實施例1中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖，從圖1中可以看出，鋁合金板帶材中存在大量的AlMg相，其尺寸細小且均勻分布。
[0090]圖2是對比例1中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖，從圖2中可以看出，鋁合金板帶材中存在大量的AlMg相，但分布不均勻，上下表層析出較多，芯層析出較少，形成明顯的一條亮帶。
[0091]圖3是對比例2中鋁合金板帶材的金相腐蝕圖，從圖3中可以看出，鋁合金板帶材中存在大量的AlMg相，但分布不均勻，形成一條亮帶。
[0092]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果：
[0093]本申請通過添加Mg元素能夠在降低鋁合金板帶材的密度達到減重效果的同時，明顯提高鋁合金板帶材的強度，從而能夠實現(xiàn)鋁合金板帶材具有高強性能，即抗拉強度≥330MPa，屈服強度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范圍，能夠形成AlMg相，從而提高鋁合金板帶材的成形性能，即伸長率≥12%以及90°和180°折彎不開裂。添加Mn元素，能夠細化晶粒，從而進一步提高鋁合金板帶材的強度。本發(fā)明的鋁合金板帶材具有優(yōu)異的強度和成形性能，能夠滿足手機、平板中板等對鋁合金材料強度和成形性能的技術要求。
[0094]以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
說明書附圖(3)
聲明：
“鋁合金板帶材及其制備方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
291
編輯：中冶有色技術網(wǎng)
來源：中鋁材料應用研究院有限公司, 中鋁河南洛陽鋁加工有限公司
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術平臺
2025年03月28日 ~ 30日 
