一种铝合金带材的制作方法

本发明涉及铝合金，具体涉及一种铝合金带材。

背景技术：

1、铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。5系铝合金的主要合金元素为mg，随着mg含量的增加，铝合金材料的强度提高，但塑性随之降低，且加工工艺性能随之变差，从而使得后续加工相对困难。因此，5系铝合金通常将mg含量控制在5.0%以下。

2、5182合金是一种具有代表性的5系铝合金，其组成为：si：0.10wt%，fe：0.2wt%，mn：0.3wt %，mg：4.8wt %，余量为al及不可避免的杂质。5182-h32合金的制造方法通常为：按设定成分进行铝合金熔体处理后，铸造成合金铸锭；将铸锭依次进行均热、加热、热轧，制成6.5mm左右厚度的热轧卷材；将热轧卷材冷轧至0.75mm左右后，退火，并冷轧至0.5mm，成品退火；上述5182-h32合金的抗拉强度为317mpa，屈服强度为234mpa，延伸率9%。

3、现有通常在用的5系铝合金中mg含量通常为5%以下，尽管加工相对容易，但在相同延伸率下，抗拉强度和屈服强度相对较低，无法满足高强度使用需要。因此，亟待开发一种综合性能良好的铝合金材料。

技术实现思路

1、本发明提供一种铝合金带材，其加工性好，抗拉强度和屈服强度高，综合性能优异。

2、本发明提供一种铝合金带材，其组成为：

3、mg：5.0~6.0%，cu：0.10~0.45%，zr：0.08~0.30%，mn：0.15~0.35wt%，fe：≤0.20wt%，si：≤0.10wt%，余量为al及不可避免的杂质。

4、本发明的铝合金带材将mg含量设置为5.2-5.9%，mn含量控制在0.20-0.30%这一适宜范围；同时加入0.12-0.30%的微量cu，0.10-0.25%的zr，利用其析出相增大强化，在晶界的钉扎及形核作用细化晶粒，从而使合金在保持高强度的同时，有良好的塑性。

5、在本发明中，铝合金带材指的是长宽比较大的成卷供应的带状铝合金材料；对铝合金带材的宽度和厚度不做严格限制，可以为本领域的常规尺寸。

6、在本发明的铝合金带材中，所述中未注明的其它杂质的总含量≤0.15wt%；此外，所述杂质中每种杂质的含量≤0.05 wt %。本发明对所述未注明的其它杂质的具体成分不做严格限制，例如可以为cr、zn等。

7、在本发明中，mg是铝合金带材的主要强化元素，其含量范围为：5.0wt %＜mg≤6.0wt %；进一步为5.2-5.9 wt %；更进一步为5.5-5.8 wt %。

8、在本发明中，微量的cu含量0.1-0.45wt%，能够在低温退火时保证弥散析出细小强化相的同时避免粗大，进一步地，cu的含量范围可以为0.12-0.3wt%，更进一步为0.12-0.25wt%。

9、在本发明中，微量的zr含量0.08-0.30wt%，能够细化晶粒，钉扎晶界，抑制再结晶，析出弥散相起到强化作用，优化综合性能。进一步为0.10-0.25wt%，更进一步为0.10-0.20wt%。

10、在本发明中，将mn含量控制在0.15-0.35 wt %，能够克服因mg含量在5.0 wt %以上时带来的塑性和加工性问题，降低fe的有害影响；进一步地，mn的含量范围可以为0.20-0.30%wt %，更进一步为0.25-0.30wt %。

11、进一步地，si的含量范围可以为≤0.08wt%，优选为≤0.06wt%；fe的含量范围可以为≤0.18wt%，优选为≤0.15wt%。

12、优选地，本发明的铝合金带材的组成为：mg：5.6-5.8 wt %，cu：0.15-0.20wt%，zr：0.12-0.18wt%，mn：0.25-0.30 wt %，si：≤0.06wt%，fe：≤0.15wt%，余量为al及不可避免的杂质。该组成范围的铝合金带材综合性能更为优异。

13、进一步地，本发明的铝合金带材是由铸锭依次经过均热、热轧、冷轧和退火制得的；进一步地，所述铸锭中，所述其它杂质的总含量≤0.15wt%；所述其它杂质中每种杂质的含量≤0.05 wt %。在本发明中，可以采用常规方法制造所述铸锭：例如，可以将工业纯铝锭熔化后，加入纯镁锭、铝锰中间合金、铝铜中间合金、铝锆中间合金，熔融净化、除气后进行熔铸制得。其中，熔铸的条件可以为：铸锭尺寸：580mm*1280mm*5200mm；成分按要求成分控制配料；精炼温度735-750℃；铸造速度40-50mm/min，水流量130-180m3/h，铸造温度675-695℃。特别是，在制造铸锭时应当控制晶粒度；具体地，可以控制晶粒度≤2级。

14、在本发明中，均热用于使铝合金带材中的各元素充分扩散，分布均匀；具体地，均热的条件可以为：均热温度420-500℃，均热时间8-24h。在一实施方式中，均热制度具体可以为：炉气定温500℃，料温470℃时，改定温480℃，保温16h。

15、进一步地，在热轧之前对铸锭进行加热。加热条件可以为：加热温度430-490℃，加热时间5-7h。具体地，可在下述条件下进行加热：炉气定温500℃，测金属温度达到460℃，炉气改定温480℃，保温6h，金属出炉温度450-480℃。

16、在本发明中，热轧的条件可以为：开轧温度440-490℃，终轧温度＞300℃；此外，热轧成品厚度可以控制在6.5±0.5mm。上述热轧条件有利于提高上述铝合金带材的加工性能。

17、进一步地，所述冷轧和退火包括依次进行的第一冷轧、第一退火、第二冷轧、第二退火、第三冷轧、成品退火。本发明的铝合金带材经两次退火处理，改善了合金材料在冷状态下的加工性能，并减少了裂纹和断带的几率，在设备能力和切边条件允许情况下，也可以只做一次中间退火。

18、其中，第一冷轧可将经上述热轧形成的热轧卷材冷轧至3.0mm左右。第一次退火条件可以为：退火温度300-360℃，退火时间1.5-3.0h；具体地，第一退火制度可以为：定温220℃，保持4h，改定温450℃，金属温度310℃，改定温350℃，金属330℃保持2h。第一退火有利于改善材料的加工性能。

19、第二冷轧可将经上述第一退火处理形成的冷轧卷材冷轧至0.75mm。第二退火的条件可以为：退火温度280-320℃，退火时间1.5-3.0h。第二退火有利于控制成品的性能。

20、第三冷轧可将经上述第二退火处理形成的冷轧卷材冷轧至目标厚度，例如0.5mm。

21、进一步地，在所述第三冷轧后还包括成品退火（即成品附加热处理）；第三退火可以为低温退火。第三退火处理使得铝合金带材的强度、塑形得到良好匹配，其能改善和稳定铝合金带材的性能，同时改善铝合金带材的抗腐蚀能力，消除了冷轧过程中铝合金带材所产生的内应力。具体地，所述成品退火的条件可以为：退火温度100-180℃，退火时间1.5-3.5h。

22、此外，本发明的铝合金带材状态h34，抗拉强度≥390mpa；屈服强度≥290mpa；延伸率≥9%；状态h38，抗拉强度≥450mpa；屈服强度≥380mpa；延伸率≥6%。

23、本发明的实施，至少具有以下优势：

24、1、本发明的铝合金带材通过将mn含量控制在适宜范围，降低了fe的不良影响，提高合金的再结晶温度，改善合金的焊接性能、耐蚀性能。

25、2、本发明的铝合金带材微量加入cu、zr，使合金在mg含量相同的情况下，强度提高20-30mpa，同时保持塑性相当。

26、3、本发明的铝合金带材经成品热处理制得，铝合金带材的综合性能强度、塑形得到优化，同时消除了冷轧带材的内应力，改善了铝合金带材的抗腐蚀性能。