铝合金板带材及其制备方法

195 编辑：中冶有色技术网来源：中铝材料应用研究院有限公司, 中铝河南洛阳铝加工有限公司

2025-01-03 15:02:24

权利要求

1.一种铝合金板带材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%，余量为Al元素;

所述铝合金板带材的抗拉强度≥330MPa，所述铝合金板带材的屈服强度≥230MPa，所述铝合金板带材的伸长率≥12%;所述铝合金板带材经90°和180°折弯不开裂。

2.根据权利要求1所述的铝合金板带材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%，余量为Al元素。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金板带材，其特征在于，所述Mg元素与所述Mn元素的质量之比为15～28:1;和/或，所述Fe元素与所述Si元素的质量之比为3～5:1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金板带材，其特征在于，所述铝合金板带材中AlMg相的面积占比为9～12%，和/或，所述铝合金板带材中AlMg相的尺寸为0.5～72μm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金板带材，其特征在于，所述铝合金板带材的厚度为0.1～0.5mm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金板带材，其特征在于，所述铝合金板带材的抗拉强度为340～370MPa，所述铝合金板带材的屈服强度为260～280MPa，所述铝合金板带材的伸长率为12～14%。

7.一种权利要求1至6中任一项所述铝合金板带材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将铝合金对应的原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧、冷轧、中间退火和成品退火，得到所述铝合金板带材;

其中，在所述中间退火后、所述成品退火之前进行析出退火，所述析出退火的温度低于所述中间退火的温度，所述析出退火的温度为140～200℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述析出退火的温度为150～180℃，和/或，所述析出退火的保温时间为3～10h。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述中间退火的温度为280～350℃，和/或，所述中间退火的保温时间为2～4h。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述成品退火的温度为120～150℃，和/或，所述成品退火的保温时间为2～4h。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及铝合金技术领域，具体而言，涉及一种铝合金板带材及其制备方法。

背景技术

[0002]高强度高合金超薄电子背板是一种高附加值的新产品，可应用于手机和平板中板等，具有广阔的市场应用前景。然而，该产品要求具有强度高和塑性好的优良机械性能、极佳的板形以及较高的表面质量，因此，生产难度较大。

[0003]5系铝合金因其轻质、强度高和耐腐蚀性好等特性，被广泛应用于手机、平板中板的生产中。高Mg铝合金中添加高比例的Mg元素，能明显提高铝合金板带材的强度。中板的加工一般采用冲压工艺，能够使得5系铝合金中板具有良好的成型性和尺寸精度，同时也能满足手机内部结构对材料性能的要求。但目前存在的最大问题在于高Mg含量的5系铝合金，由于Mg元素含量高，其析出的沉淀相也较多，导致在热处理过程中容易析出不均匀，从而导致铝合金板带材冲压开裂，进而严重制约了铝合金在该领域的应用发展。因此，该应用场景下的铝合金板带材的技术开发主要集中在保证铝合金板带材强度的前提下进一步提高其成形性能，以满足冲压过程中板带材无裂纹的产品要求。

发明内容

[0004]本发明的主要目的在于提供一种铝合金板带材及其制备方法，以解决现有技术中铝合金板带材在冲压工艺中容易开裂的问题。

[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金板带材，以质量百分比计，该铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%，余量为Al元素;铝合金板带材的抗拉强度≥330MPa，铝合金板带材的屈服强度≥230MPa，铝合金板带材的伸长率≥12%;铝合金板带材经90°和180°折弯不开裂。

[0006]进一步地，以质量百分比计，上述铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%，余量为Al元素。

[0007]进一步地，Mg元素与Mn元素的质量之比为15～28:1;和/或，Fe元素与Si元素的质量之比为3～5:1。

[0008]进一步地，铝合金板带材中AlMg相的面积占比为9～12%，和/或，铝合金板带材中AlMg相的尺寸为0.5～72μm。

[0009]进一步地，铝合金板带材的厚度为0.1～0.5mm。

[0010]进一步地，铝合金板带材的抗拉强度为340～370MPa，铝合金板带材的屈服强度为260～280MPa，铝合金板带材的伸长率为12～14%。

[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种上述铝合金板带材的制备方法，该制备方法包括：将铝合金对应的原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧、冷轧、中间退火和成品退火，得到铝合金板带材;其中，在中间退火后、成品退火之前进行析出退火，析出退火的温度低于中间退火的温度，析出退火的温度为140～200℃。

[0012]进一步地，析出退火的温度为150～180℃，和/或，析出退火的保温时间为3～10h。

[0013]进一步地，中间退火的温度为280～350℃，和/或，中间退火的保温时间为2～4h。

[0014]进一步地，成品退火的温度为120～150℃，和/或，成品退火的保温时间为2～4h。

[0015]应用本发明的技术方案，本申请通过添加Mg元素能够在降低铝合金板带材的密度达到减重效果的同时，明显提高铝合金板带材的强度，从而能够实现铝合金板带材具有高强性能，即抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范围，能够形成AlMg相，从而提高铝合金板带材的成形性能，即伸长率≥12%以及90°和180°折弯不开裂。添加Mn元素，能够细化晶粒，从而进一步提高铝合金板带材的强度。本发明的铝合金板带材具有优异的强度和成形性能，能够满足手机、平板中板等对铝合金材料强度和成形性能的技术要求。

附图说明

[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0017]图1示出了本申请的实施例1中铝合金板带材的金相腐蚀图;

[0018]图2示出了本申请的对比例1中铝合金板带材的金相腐蚀图;

[0019]图3示出了本申请的对比例2中铝合金板带材的金相腐蚀图。

具体实施方式

[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0021]如本申请背景技术所分析的，现有技术中存在铝合金板带材在冲压工艺中容易开裂的问题，为了解决以上问题，本申请提供了一种铝合金板带材及其制备方法。

[0022]在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种铝合金板带材，以质量百分比计，该铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%以及余量为Al元素;铝合金板带材的抗拉强度≥330MPa，铝合金板带材的屈服强度≥230MPa，铝合金板带材的伸长率≥12%;铝合金板带材经90°和180°折弯不开裂。

[0023]本申请通过添加Mg元素能够在降低铝合金板带材的密度达到减重效果的同时，明显提高铝合金板带材的强度，从而能够实现铝合金板带材具有高强性能，即抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范围，能够形成AlMg相，从而提高铝合金板带材的成形性能，即伸长率≥12%以及90°和180°折弯不开裂。添加Mn元素，能够细化晶粒，从而进一步提高铝合金板带材的强度。本发明的铝合金板带材具有优异的强度和成形性能，能够满足手机、平板中板等对铝合金材料强度和成形性能的技术要求。

[0024]为了进一步提高铝合金板带材的强度和成形性能，在本申请的一种实施例中，为进一步地提高各元素之间的协同配合效果，以质量百分比计，优选上述铝合金板带材包括以下元素：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，不可避免的杂质总和≤0.15%以及余量为Al元素。

[0025]在本申请的一种实施例中，Mg元素与Mn元素的质量之比为15～28:1;和/或，Fe元素与Si元素的质量之比为3～5:1。

[0026]优选控制Mg元素与Mn元素的质量之比在上述范围，有助于提高Mg元素与Mn元素的协同作用，进而有助于提高铝合金板带材的屈服强度和抗拉强度，同时具有较好的抗裂纹性能。优选控制Fe元素与Si元素的质量之比在上述范围，有助于控制AlFeSi相的数量和尺寸，进而有助于提高铝合金板带材的成形性能。

[0027]在本申请的一种实施例中，铝合金板带材中AlMg相的面积占比为9～12%，和/或，铝合金板带材中AlMg相的尺寸为0.5～72μm。

[0028]优选控制铝合金板带材中AlMg相的面积占比在上述范围，有助于进一步提高铝合金板带材的强度和成形性能，从而实现铝合金板带材的力学性能达到以上范围以及90°和180°折弯不开裂，进而更好地应用于手机、平板中板等。

[0029]在本申请的一种实施例中，铝合金板带材板的厚度为0.1～0.5mm。

[0030]优选控制铝合金板带材板的厚度在上述范围，有助于使铝合金板带材板达到高强度的同时，实现铝合金板带材板的轻薄效果，从而更好地应用于手机、平板中板等。

[0031]为了更好地满足手机、平板中板等对铝合金材料强度和成形性能的要求，在本申请的一种实施例中，铝合金板带材的抗拉强度为340～370MPa，铝合金板带材的屈服强度为260～280MPa，铝合金板带材的伸长率为12～14%。

[0032]在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种上述铝合金板带材的制备方法，该制备方法包括：将铝合金对应的原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧、冷轧、中间退火和成品退火，得到铝合金板带材;其中，在中间退火后、成品退火之前进行析出退火，析出退火的温度低于中间退火的温度，析出退火的温度为140～200℃。

[0033]本申请通过调控中间退火后的降温工艺，即进行析出退火，并控制析出退火的温度低于中间退火的温度以及控制析出退火的温度在上述范围，能够促进AlMg相均匀充分析出，从而使铝合金板带材具有优越的成形性能，即伸长率≥12%，90°和180°折弯不开裂。将铝合金对应的原料进行熔炼，能够使Mg元素充分固溶于基体中，从而能够提高铝合金板带材的强度。通过均匀化热处理，能够进一步调控Mg元素的分布，从而得到更均匀的组织。通过成品退火工艺能够进一步提高铝合金板带材的成形性能，进而能够满足手机、平板中板等对铝合金材料强度和成形性能的要求。

[0034]在本申请的一种实施例中，析出退火的温度为150～180℃，和/或，析出退火的保温时间为3～10h;中间退火的温度为280～350℃，和/或，中间退火的保温时间为2～4h。

[0035]优选控制析出退火以及中间退火的温度和保温时间在上述范围，有助于形成更多的均匀分布的AlMg相，从而进一步提高铝合金板带材的成形性能，进而使铝合金板带材在90°和180°折弯不开裂。

[0036]在本申请的一种实施例中，成品退火的温度为120～150℃，和/或，成品退火的保温时间为2～4h。

[0037]优选控制成品退火的温度和保温时间在上述范围，有助于进一步均匀化组织，从而有助于进一步调控铝合金板带材的强度和成形性能使其更好地应用于手机、平板中板等。

[0038]以下将结合实施例，进一步说明本申请的有益效果。

[0039]实施例1

[0040]以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。将以上铝合金原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧和冷轧，冷轧至厚度为0.7mm后进行中间退火，中间退火的温度为330℃，保温时间为3h。中间退火结束后的降温过程中，进行一次190℃的析出退火，保温时间为3h，随后继续冷轧至厚度为0.5mm。最后，进行150℃的成品退火，保温时间为3h，得到厚度为0.5mm铝合金板带材。

[0041]实施例2

[0042]以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。将以上铝合金原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧和冷轧，冷轧至厚度为0.6mm后进行中间退火，中间退火的温度为305℃，保温时间为3h。中间退火结束后的降温过程中，进行一次175℃的析出退火，保温时间为3h，随后继续冷轧至厚度为0.4mm。最后，进行130℃的成品退火，保温时间为3h，得到厚度为0.4mm铝合金板带材。

[0043]实施例3

[0044]以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。将以上铝合金原料依次进行熔炼和半连续铸造、均匀化热处理、热轧和冷轧，冷轧至厚度为0.3mm后进行中间退火，中间退火的温度为350℃，保温时间为4h。中间退火结束后的降温过程中，进行一次180℃的析出退火，保温时间为5h，随后继续冷轧至厚度为0.1mm。最后，进行120℃的成品退火，保温时间为2h，得到厚度为0.1mm铝合金板带材。

[0045]实施例4

[0046]与实施例1的区别在于，以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。余量为Al元素，最终得到铝合金板带材。

[0047]实施例5

[0048]与实施例1的区别在于，析出退火的温度为180℃，析出退火的保温时间为3h，最终得到铝合金板带材。

[0049]实施例6

[0050]与实施例1的区别在于，析出退火的温度为160℃，析出退火的保温时间为3h，最终得到铝合金板带材。

[0051]实施例7

[0052]与实施例1的区别在于，中间退火的温度为280℃，中间退火的保温时间为4h，最终得到铝合金板带材。

[0053]实施例8

[0054]与实施例1的区别在于，中间退火的温度为350℃，中间退火的保温时间为2h，最终得到铝合金板带材。

[0055]实施例9

[0056]与实施例1的区别在于，中间退火的温度为250℃，中间退火的保温时间为1h，最终得到铝合金板带材。

[0057]实施例10

[0058]与实施例1的区别在于，成品退火的温度为120℃，成品退火的保温时间为4h，最终得到铝合金板带材。

[0059]实施例11

[0060]与实施例1的区别在于，成品退火的温度为100℃，成品退火的保温时间为1h，最终得到铝合金板带材。

[0061]实施例12

[0062]与实施例1的区别在于，Mg元素和Mn元素的总质量为6.2%，Mg元素和Mn元素的质量之比为15:1，最终得到铝合金板带材。

[0063]实施例13

[0064]与实施例1的区别在于，Mg元素和Mn元素的总质量为6.2%，Mg元素和Mn元素的质量之比为28:1，最终得到铝合金板带材。

[0065]实施例14

[0066]与实施例1的区别在于，Fe元素和Si元素的总质量为0.18%，Fe元素和Si元素的质量之比为3:1，最终得到铝合金板带材。

[0067]实施例15

[0068]与实施例1的区别在于，Fe元素和Si元素的总质量为0.18%，Fe元素和Si元素的质量之比为5:1，最终得到铝合金板带材。

[0069]对比例1

[0070]与实施例1的区别在于，中间退火结束后的降温过程中，进行一次240℃的析出退火，最终得到铝合金板带材。

[0071]对比例2

[0072]与实施例1的区别在于，中间退火结束后的降温过程中，进行一次220℃的析出退火，最终得到铝合金板带材。

[0073]对比例3

[0074]与实施例1的区别在于，以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。余量为Al元素。最终得到铝合金板带材。

[0075]对比例4

[0076]与实施例1的区别在于，以质量百分比计，铝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，余量为Al元素。最终得到铝合金板带材。

[0077]对比例5

[0078]与实施例1的区别在于，Mg元素和Mn元素的总质量为6.2%，Mg元素和Mn元素的质量之比为5:1，最终得到铝合金板带材。

[0079]对比例6

[0080]与实施例1的区别在于，Fe元素和Si元素的总质量为0.18%，Fe元素和Si元素的质量之比为1:5，最终得到铝合金板带材。

[0081]测试方法

[0082]金相测试：将样品进行磨抛后，浸入30%的磷酸溶液腐蚀4min，然后用金相显微镜进行观察拍照，再通过IPP(Image-Pro-Plus)软件进行测算，最后得到AlMg相的面积占比。

[0083]抗拉强度、屈服强度和伸长率测试：根据GB/T228.1-2021《金属材料-拉伸实验第1部分：室温试验方法》进行测试。

[0084]90°和180°折弯测试：根据ASTM B820-18 Standard Test Method for Bend Testfor Determining the Formability of Copper and Copper Alloy Strip(测定铜和铜合金带材可成形性的弯曲试验的标准试验方法)进行测试。

[0085]将以上实施例和对比例铝合金板带材进行组织表征和性能测试，测试结果见表1。

[0086]表1

[0087]

[0088]

[0089]其中，图1是实施例1中铝合金板带材的金相腐蚀图，从图1中可以看出，铝合金板带材中存在大量的AlMg相，其尺寸细小且均匀分布。

[0090]图2是对比例1中铝合金板带材的金相腐蚀图，从图2中可以看出，铝合金板带材中存在大量的AlMg相，但分布不均匀，上下表层析出较多，芯层析出较少，形成明显的一条亮带。

[0091]图3是对比例2中铝合金板带材的金相腐蚀图，从图3中可以看出，铝合金板带材中存在大量的AlMg相，但分布不均匀，形成一条亮带。

[0092]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0093]本申请通过添加Mg元素能够在降低铝合金板带材的密度达到减重效果的同时，明显提高铝合金板带材的强度，从而能够实现铝合金板带材具有高强性能，即抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥230MPa。此外，控制Mg元素的含量在上述范围，能够形成AlMg相，从而提高铝合金板带材的成形性能，即伸长率≥12%以及90°和180°折弯不开裂。添加Mn元素，能够细化晶粒，从而进一步提高铝合金板带材的强度。本发明的铝合金板带材具有优异的强度和成形性能，能够满足手机、平板中板等对铝合金材料强度和成形性能的技术要求。

[0094]以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(3)