权利要求
1.一种高强度易成形
铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，以再生铝、中间合金锭、
铝锭为原料，经以下步骤制得高强度易成形铝合金薄板：
(1)半连续铸造：按照合金成分配比，将质量分数≥80% 的再生铝与中间合金或添加剂加热熔化，经熔炼、精炼、除渣、除气后采用半连续铸造工艺铸造成
铝合金扁锭;
(2)均质 - 预热一体热处理及热轧：将铝合金扁锭经铣面后进行均质 - 预热一体热处理，出炉后立即热轧至厚度 2~4mm 的热轧卷，热轧终轧温度为 250~300℃;
(3)一次冷轧：将步骤(2)得到的热轧卷冷轧至厚度 0.3~0.5mm;
(4)固溶淬火处理：将步骤(3)得到的
冷轧卷送入气垫炉进行连续固溶淬火处理;
(5)二次冷轧：将步骤(4)得到的固溶淬火卷继续冷轧至厚度 0.15~0.5mm;
(6)人工时效处理：将步骤(5)得到的冷轧卷进行人工时效处理;
(7)清洗矫直：将步骤(6)获得的卷材经清洗矫直，得到绿色再生的高强度易成形铝合金薄板;
所述铝合金薄板的化学成分按质量分数计为：Si 0.80-1.20%，Mg 1.00-1.50%，Fe0.20-0.30%，Cu 0.25-0.55%，Mn≤0.20%，Ti 0.015-0.025%，余量为铝及不可避免杂质。
2.根据权利要求 1 所述的高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述均质 - 预热一体热处理的工艺参数为：均质温度 550~580℃，预热温度510~550℃，且所述预热温度高于 Mg2Si 相的开始析出温度。
3.根据权利要求 1 所述的高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述固溶淬火处理的工艺参数为：固溶温度 530~560℃，保温时间 10~100s;淬火采用分段风冷工艺，具体为固溶保温结束后先缓冷至 450~500℃，再缓冷至 400~450℃，随后快速冷却至 60℃及以下，整体冷却时间<80s;固溶淬火后材料的电导率≤40%IACS。
4.根据权利要求 1 所述的高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，步骤(5)中二次冷轧后的成品厚度为步骤(4)固溶淬火前冷轧卷厚度的 10%~50%。
5.根据权利要求 1 所述的高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述人工时效处理的工艺参数为：从室温升温至目标时效温度的速率为 10~30℃/h，时效温度 150~180℃，保温时间 2~15h。
6.根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，制得的绿色再生高强度易成形铝合金薄板的性能指标为：厚度 0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，能够实现 180°折弯无开裂，折弯半径 R≤0.5mm。
7.一种由权利要求 1 至 6 中任一项所述制备方法制得的绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其特征在于，所述铝合金薄板的化学成分按质量分数计为：Si 0.80-1.20%，Mg1.00-1.50%，Fe 0.20-0.30%，Cu 0.25-0.55%，Mn≤0.20%，Ti 0.015-0.025%，余量为铝及不可避免杂质;所述铝合金薄板的性能指标为：厚度 0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，能够实现 180°折弯无开裂，折弯半径 R≤0.5mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于铝合金带材的制备领域，具体涉及一种高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法及其制得的铝合金薄板。
背景技术
[0002]气垫炉连续热处理通过上下循环风机吹动，使带材处于稳定漂浮状态，并通过水冷或风冷进行降温，具有生产效率高、温度控制精度高、组织性能稳定等优点，是2系、6系、7系等热处理可强化铝合金板带材生产的核心装备。但受制于气垫退火炉的生产特性，最小生产厚度通常为0.5mm，当生产厚度<0.50mm的铝合金薄料时，带材在高温急热急冷条件下易产生褶皱甚至断带，目前鲜有厚度<0.50mm的6系铝合金薄板带生产工艺的相关报道。
[0003]专利申请号为202110816104X公开了一种高导热高强度铝合金薄板及其制备方法，通过限制Cu≤0.02%，Mn 0.01~0.05%，Fe 0.08~0.15%等微量元素，及主强化元素Si0.40-0.80%，Mg 0.80-1.2%在较低水平，冷轧之间进行固溶淬火、时效处理，再进行成品退火处理，制得0.1~0.5mm铝合金薄板，抗拉强度≥330MPa，屈服≥300MPa，延伸率≥3%的材料，但该专利面临着无法添加高比例再生铝，延伸率偏低，不易成型等问题。
[0004]专利申请号为2024118926338公开了一种高导热高成形6系阳极
氧化铝薄板的制备方法，同样通过限制Cu<0.10%，Mn<0.03%，Fe 0.08~0.20%等微量元素，及主强化元素Si0.3~0.5%，Mg 0.4~0.6%在较低水平，成品冷轧后进行固溶淬火、时效处理，制得厚度0.5~2.0mm铝合金薄板的抗拉强度180~240MPa，屈服强度150~210MPa，延伸率≥12%，但仍面临着无法添加高比例再生铝，强度偏低等问题。
[0005]专利申请号为201810327236.4公开了一种高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法，通过限制Fe0.03-0.08%、Si0.20-0.55%等元素低水平，以及340-540℃，2-4h长时间的固溶处理，制得抗拉强度300-330MPa，屈服强度270-300MPa，热导率190-210w/(m.k)的材料，但面临着长时间固溶能源消耗大，合金成分纯，生产成本高等问题。
[0006]基于此，亟需开发一种可添加高比例再生铝、兼顾高强度、易成形性的铝合金薄板制备方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
[0007]针对现有技术中铝合金薄板制备无法添加高比例再生铝、强度与成形性难以兼顾，以及薄规格(<0.50mm)材料连退固溶淬火易褶皱、断带的问题，本发明提供一种高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法及其制得的铝合金薄板。
[0008]为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
[0009]一种高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法，其特征在于，以再生铝、中间合金锭、铝锭为原料，经以下步骤制得高强度易成形铝合金薄板：
[0010](1)半连续铸造：按照合金成分配比，将质量分数≥80% 的再生铝与中间合金或添加剂加热熔化，经熔炼、精炼、除渣、除气后采用半连续铸造工艺铸造成铝合金扁锭;
[0011](2)均质 - 预热一体热处理及热轧：将铝合金扁锭经铣面后进行均质 - 预热一体热处理，出炉后立即热轧至厚度 2~4mm 的热轧卷，热轧终轧温度为 250~300℃;
[0012](3)一次冷轧：将步骤(2)得到的热轧卷冷轧至厚度 0.3~0.5mm;
[0013](4)固溶淬火处理：将步骤(3)得到的冷轧卷送入气垫炉进行连续固溶淬火处理;
[0014](5)二次冷轧：将步骤(4)得到的固溶淬火卷继续冷轧至厚度 0.15~0.5mm;
[0015](6)人工时效处理：将步骤(5)得到的冷轧卷进行人工时效处理;
[0016](7)清洗矫直：将步骤(6)获得的卷材经清洗矫直，得到绿色再生的高强度易成形铝合金薄板;
[0017]所述铝合金薄板的化学成分按质量分数计为：Si 0.80-1.20%，Mg 1.00-1.50%，Fe0.20-0.30%，Cu 0.25-0.55%，Mn≤0.20%，Ti 0.015-0.025%，余量为铝及不可避免杂质。
[0018]进一步的，步骤(2)中所述均质 - 预热一体热处理的工艺参数为：均质温度 550~580℃，预热温度 510~550℃，且所述预热温度高于 Mg2Si 相的开始析出温度。
[0019]优选的，步骤(4)中所述固溶淬火处理的工艺参数为：固溶温度 530~560℃，保温时间 10~100s;淬火采用分段风冷工艺，具体为固溶保温结束后先缓冷至 450~500℃，再缓冷至 400~450℃，随后快速冷却至 60℃及以下，整体冷却时间<80s;固溶淬火后材料的电导率≤40% IACS。
[0020]进一步的，步骤(5)中二次冷轧后的成品厚度为步骤(4)固溶淬火前冷轧卷厚度的10%~50%。
[0021]进一步的，步骤(6)中所述人工时效处理的工艺参数为：从室温升温至目标时效温度的速率为 10~30℃/h，时效温度 150~180℃，保温时间 2~15h。
[0022]进一步的，制得的绿色再生高强度易成形铝合金薄板的性能指标为：厚度 0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，能够实现 180°折弯无开裂，折弯半径 R≤0.5mm。
[0023]本发明制备方法制得的绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其特征在于，所述铝合金薄板的化学成分按质量分数计为：Si 0.80-1.20%，Mg 1.00-1.50%，Fe 0.20-0.30%，Cu0.25-0.55%，Mn≤0.20%，Ti 0.015-0.025%，余量为铝及不可避免杂质;所述铝合金薄板的性能指标为：厚度 0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，能够实现 180°折弯无开裂，折弯半径 R≤0.5mm。
[0024]本发明的有益效果：
[0025](1)攻克技术难题：解决了厚度<0.50mm铝合金薄板在连续气垫炉固溶淬火过程中易褶皱、断带的问题，通过“一次冷轧→固溶淬火→二次冷轧”的工艺设计，结合分段风冷淬火，确保薄规格材料的成形稳定性。
[0026](2)短流程、绿色环保：采用质量分数≥80%的再生铝作为原料，实现再生铝的高值化利用，减少原生铝开采和冶炼带来的能源消耗和环境污染;采用均质-预热一体热处理，减少热处理工序，进一步降低能耗。
[0027](3)性能优异：将加工硬化、位错回复、时效强化有机结合，制得的铝合金薄板厚度0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，可实现180°折弯无开裂(折弯半径R≤0.5mm)，兼具高强度和易成形性，满足电子、汽车、包装等领域对薄规格高强度铝合金薄板的需求。
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利做进一步详细的说明。
附图说明
[0029]图1-3为本发明制备得到的铝合金薄板产品的组织演变图：
[0030]图1为实施例1厚度0.30mm固溶淬火组织TEM，表明溶质原子固溶于基体中，晶界干净;
[0031]图2为实施例1厚度0.15mm成品冷轧组织TEM，表明冷塑性变形，位错大量增殖，出现明显的位错缠结;
[0032]图3 为实施例1厚度0.15mm成品时效态组织TEM;相比冷轧态，位错密度降低，析出相在基体区域弥散均匀分布，呈颗粒状、短棒状或针状。
具体实施方式
[0033]下面结合附图及实施例对本专利做进一步说明。
[0034]一种绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其化学成分按质量分数计为：Si 0.80-1.20%，Mg 1.00-1.50%，Fe 0.20-0.30%，Cu 0.25-0.55%，Mn≤0.20%，Ti 0.015-0.025%，余量为铝及不可避免杂质。
[0035]Si与Mg形成Mg2Si强化相，是材料高强度的核心来源，控制Si 0.80-1.20%、Mg1.00-1.50%，可保证足够的Mg2Si强化相，同时避免过量元素导致的成形性下降;Fe元素控制在0.20-0.30%以适配高比例再生铝的杂质含量，通过工艺的优化规避Fe含量过高形成脆性相影响材料韧性;Cu元素可辅助强化，提升材料抗拉强度和屈服强度，控制在0.25-0.55%，兼顾强化效果与成形性;Mn元素控制在≤0.20%，可抑制晶粒长大，改善材料淬火敏感性;Ti元素控制在0.015-0.025%，起到细化晶粒的作用，提升材料韧性和成形性。
[0036]一种绿色再生高强度易成形铝合金薄板的制备方法，以再生铝、中间合金锭、铝锭为原料，经熔炼、半连续铸造、均质-预热一体热处理、热轧、冷轧、固溶淬火、二次冷轧、人工时效、清洗矫直制得，具体包括以下步骤：
[0037](1)半连续铸造：按照上述合金成分配比，将质量分数≥80%的再生铝与中间合金或添加剂加热熔化，经精炼、除渣、除气处理后，采用半连续铸造工艺铸造成铝合金扁锭;
[0038](2)均质-预热一体热处理及热轧：铝合金扁锭经铣面处理后，进行均质-预热一体热处理，均质温度550-580℃，预热温度510-550℃(须高于Mg2Si开始析出温度);热处理结束后，将扁锭出炉并立即进行热轧，热轧终轧温度250~300℃，轧制成厚度2~4mm的热轧卷;采用均质-预热一体热处理，可减少热处理工序，降低能耗。
[0039](3)一次冷轧：将步骤(2)得到的热轧卷进行冷轧处理，冷轧至厚度0.3~0.5mm，为后续固溶淬火工序提供合适的厚度，避免薄料直接进入气垫炉产生褶皱、断带。
[0040](4)固溶淬火处理：将步骤(3)得到的冷轧卷送入连续气垫炉进行固溶淬火处理，固溶温度为530~560℃，保温时间10~100s;淬火采用分段风冷工艺，具体为：固溶保温结束后，先缓冷至450~500℃，再缓冷至400~450℃，最后快速冷却至60℃及以下，整体冷却时间<80s;固溶淬火后材料的电导率≤40%IACS，确保固溶充分，为后续时效强化奠定基础;分段风冷可避免快速降温导致的材料内应力过大，减少褶皱和开裂，同时保证淬火效果。
[0041](5)二次冷轧：将步骤(4)得到的固溶淬火卷继续进行冷轧至厚度0.15~0.5mm，且成品冷轧厚度为固溶淬火前厚度的10%~50%;
[0042](6)人工时效处理：将步骤(5)得到的冷轧卷进行人工时效处理，时效温度150-180℃，保温时间2-15h;时效升温速率会影响析出相的类型、尺寸及数密度，进而影响材料的强塑性，兼顾效率需求，控制室温升温至目标时效温度的升温速率为10~30℃/h为宜。
[0043](7)清洗矫直：将步骤(6)获得的卷材进行清洗矫直，最终制得绿色再生的高强度易成形铝合金薄板。
[0044]本发明的有益效果
[0045](1)攻克技术难题：解决了厚度<0.50mm铝合金薄板在连续气垫炉固溶淬火过程中易褶皱、断带的问题，通过“一次冷轧→固溶淬火→二次冷轧”的工艺设计，结合分段风冷淬火，确保薄规格材料的成形稳定性。
[0046](2)短流程、绿色环保：采用质量分数≥80%的再生铝作为原料，实现再生铝的高值化利用，减少原生铝开采和冶炼带来的能源消耗和环境污染;采用均质-预热一体热处理，减少热处理工序，进一步降低能耗。
[0047](3)性能优异：将加工硬化、位错回复、时效强化有机结合，制得的铝合金薄板厚度0.15~0.50mm，抗拉强度≥300MPa，屈服强度≥270MPa，延伸率≥8%，可实现180°折弯无开裂(折弯半径R≤0.5mm)，兼具高强度和易成形性，满足电子、汽车、包装等领域对薄规格高强度铝合金薄板的需求。
[0048]实施例1：
[0049]一种绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其化学成分按质量分数计为：Si 0.80%，Mg 1.00%，Fe 0.20%，Cu 0.25%，Mn 0.10%，Ti 0.015%，余量为铝及不可避免杂质。
[0050]其制备方法包括以下步骤：
[0051](1)半连续铸造：按照上述成分，将质量分数80%的再生铝与中间合金加热至720℃熔化，经氩气精炼、在线旋转喷吹氩气除气，去除熔体中的杂质和气体后，半连续铸造成铝合金扁锭;
[0052](2)均质-预热一体热处理及热轧：扁锭铣面后进行均质-预热一体热处理，均质温度550℃、保温4h，预热温度510℃、保温1h，出炉后热轧至厚度2mm，终轧温度250℃;
[0053](3)一次冷轧：将热轧卷冷轧至厚度0.30mm，冷轧压下率85%;
[0054](4)固溶淬火：送入连续气垫炉，固溶温度530℃、保温10s，淬火采用分段风冷：先缓冷至450℃，再缓冷至400℃，最后快速冷却至60℃，整体冷却时间70s，固溶淬火后电导率38%IACS;
[0055](5)二次冷轧：继续冷轧至厚度0.15mm，成品冷轧厚度为固溶淬火前厚度的50%;
[0056](6)人工时效：室温以10℃/h的速率升温至150℃，保温2h;
[0057](7)清洗矫直：清洗矫直制得成品，厚度0.15mm，抗拉强度304MPa，屈服强度277MPa，延伸率8.6%，180°折弯无开裂(R=0.5mm)，符合本发明要求。
[0058]实施例2：
[0059]一种绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其化学成分按质量分数计为：Si 1.00%，Mg 1.25%，Fe 0.25%，Cu 0.40%，Mn 0.15%，Ti 0.020%，余量为铝及不可避免杂质。
[0060]其制备方法包括以下步骤：
[0061](1)半连续铸造：按照上述成分，将质量分数85%的再生铝与中间合金加热至740℃熔化，经氩气精炼、在线旋转喷吹氩气除气，半连续铸造成铝合金扁锭;
[0062](2)均质-预热一体热处理及热轧：扁锭铣面后均质温度565℃、保温5h，预热温度530℃、保温1.5h，出炉后热轧至厚度3mm，终轧温度275℃;
[0063](3)一次冷轧：冷轧至厚度0.4mm，冷轧压下率86.67%;
[0064](4)固溶淬火：连续气垫炉固溶温度545℃、保温55s，分段风冷：缓冷至475℃，再缓冷至425℃，快速冷却至50℃，整体冷却时间65s，固溶淬火后电导率35%IACS;
[0065](5)二次冷轧：冷轧至厚度0.3mm，成品冷轧厚度为固溶淬火前厚度的25%;
[0066](6)人工时效：室温以20℃/h的速率升温至165℃，保温8h;
[0067](7)清洗矫直：清洗矫直制得成品，厚度0.3mm，抗拉强度322MPa，屈服强度287MPa，延伸率10.6%，180°折弯无开裂(R=0.4mm)，符合本发明要求。
[0068]实施例3：
[0069]一种绿色再生高强度易成形铝合金薄板，其化学成分按质量分数计为：Si 1.20%，Mg 1.50%，Fe 0.30%，Cu 0.55%，Mn 0.20%，Ti 0.025%，余量为铝及不可避免杂质。
[0070]其制备方法包括以下步骤：
[0071](1)半连续铸造：按照上述成分，将质量分数90%的再生铝与中间合金加热至760℃熔化，经氩气精炼、在线旋转喷吹氩气除气，半连续铸造成铝合金扁锭;
[0072](2)均质-预热一体热处理及热轧：扁锭铣面后均质温度580℃、保温6h，预热温度550℃、保温2h，出炉后热轧至厚度4mm，终轧温度300℃;
[0073](3)一次冷轧：冷轧至厚度0.4mm，冷轧压下率90%;
[0074](4)固溶淬火：连续气垫炉固溶温度560℃、保温100s，分段风冷：缓冷至500℃，再缓冷至450℃，快速冷却至40℃，整体冷却时间75s，固溶淬火后电导率39%IACS;
[0075](5)二次冷轧：冷轧至厚度0.25mm，成品冷轧厚度为固溶淬火前厚度的37.5%;
[0076](6)人工时效：室温以30℃/h的速率升温至180℃，保温15h;
[0077](7)清洗矫直：清洗矫直制得成品，厚度0.25mm，抗拉强度346MPa，屈服强度312MPa，延伸率9.76%，180°折弯无开裂(R=0.3mm)，符合本发明要求。
[0078]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
说明书附图(3)
声明：
“高强度易成形铝合金薄板的绿色再生制备方法及其制得的铝合金薄板” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中铝瑞闽股份有限公司
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