具有AlMgSi合金核心層的鋁基復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由鋁材料構(gòu)成的帶材，該帶材用于制造具有高度成型要求的部件，本發(fā)明還涉及一種制造該帶材的方法及由根據(jù)本發(fā)明的帶材制造的板材的用途。本發(fā)明的目的在于提供一種由鋁材料制成的帶材，該帶材用于制造具有高度成型要求的部件，該帶材具有改善的彎曲性能，該目的這樣得以實(shí)現(xiàn)，即，使帶材具有由AlMgSi合金制成的核心層和單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的、由不能硬化的鋁合金制成的至少一個(gè)外部鋁合金層，該至少一個(gè)外部鋁合金層在T4狀態(tài)下具有比AlMgSi合金層低的抗拉強(qiáng)度，帶材在T4狀態(tài)下橫向于軋制方向具有大于23%的均勻延伸率Ag及在1.5mm-1.6mm厚度情況下在彎曲試驗(yàn)中橫向于軋制方向獲得小于40°的彎曲角。
【專利說(shuō)明】具有AIMgSi合金核心層的紹基復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由鋁材料構(gòu)成的帶材，該帶材用于制造具有高度成型要求的部件，本發(fā)明還涉及一種制造該帶材的方法以及由根據(jù)本發(fā)明的帶材所制造的板材的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]由鋁合金構(gòu)成的板材主要用在汽車制造中但也用在其他的應(yīng)用領(lǐng)域，例如飛機(jī)制造或軌道車輛制造，該板材的特征不僅在于特別高的強(qiáng)度值，而且同時(shí)具有很好的成型性能和高的變形程度。在汽車制造中典型的應(yīng)用領(lǐng)域是車身和底盤(pán)部件。對(duì)于可見(jiàn)的、經(jīng)涂漆的結(jié)構(gòu)部件，例如外部的、可見(jiàn)的車身板材，必須這樣進(jìn)行材料的成型，以使得表面在涂漆之后不會(huì)受到例如刮痕或皺紋狀變形(隆起)的影響。這例如對(duì)于使用鋁合金板材來(lái)制造引擎罩或汽車的其它車身部件來(lái)說(shuō)特別重要。然而這限制了針對(duì)鋁合金的材料選擇。特別是AlMgSi合金，其主要的合金組分是鎂和硅，該合金在T6狀態(tài)下具有相對(duì)高的強(qiáng)度，同時(shí)在T4狀態(tài)下具有好的成型性能以及具有出色的耐腐蝕性。AlMgSi合金是AA6XXX的合金類型，例如合金類型AA6016、AA6014、AA6181、AA6060和AA6111。由AlMgSi合金構(gòu)成的鋁帶通常通過(guò)澆注軋制坯件、使軋制坯件均勻化、熱軋軋制坯件以及冷軋熱軋帶材而制得。軋制坯件的均勻化處理在380至580°C的溫度下進(jìn)行一個(gè)小時(shí)以上。通過(guò)最終的、通常在500°C至570°C的溫度下的固溶退火和隨后的淬火以及大致在室溫下至少三天的冷時(shí)效可以獲得T4狀態(tài)下的帶材。淬火之后通過(guò)100°C和220°C之間的溫度下的熱時(shí)效調(diào)整T6狀態(tài)。
[0003]問(wèn)題在于，在由AlMgSi合金制成的、經(jīng)熱軋的鋁帶中有粗大的Mg2Si析出物，該析出物在接下來(lái)的冷軋過(guò)程中由于高的變形程度而發(fā)生斷裂并變小。通常以3mm至12mm的厚度制造AlMgSi合金的熱軋帶材并且以高的變形程度進(jìn)行冷軋。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)熱軋過(guò)程中經(jīng)過(guò)產(chǎn)生AlMgSi相的溫度范圍非常慢，所以在卷曲熱軋帶材之后，該相非常粗大地形成。用于形成上述相的溫度范圍取決于合金。然而，該溫度范圍在550°C和230°C之間，即在熱軋溫度的范圍中。通過(guò)試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，這種粗大的相位在熱軋帶材中對(duì)最終產(chǎn)品的延伸率產(chǎn)生不利的影響。這就是說(shuō)，至今不能完全地充分利用由AlMgSi合金制成的鋁帶的成型性倉(cāng)泛。
[0004]在已公開(kāi)的、由 申請(qǐng)人:發(fā)明的歐洲專利申請(qǐng)EP2270249A1中，AlMgSi合金帶材在經(jīng)歷完最后的熱軋工序之后立即具有最大130°C的溫度并且以該溫度或更低的溫度進(jìn)行纏卷。通過(guò)以這種方法對(duì)熱軋帶材進(jìn)行淬火能夠制造T4狀態(tài)下的鋁帶，該鋁帶在T4狀態(tài)下具有大于30%的斷裂延伸率A8tl或大于25%的均勻延伸率Ag。此外，在T6狀態(tài)下也得到非常高的均勻延伸率Ag和斷裂延伸率A8tl的值。然而在所述應(yīng)用領(lǐng)域中還存在經(jīng)常需要強(qiáng)烈的彎曲部和卷邊的問(wèn)題。例如汽車車門(mén)內(nèi)部部件就是包括彎曲部和卷邊以及對(duì)變形能力的高要求的典型應(yīng)用。在彎曲試驗(yàn)中雖然借助到現(xiàn)在為止的AlMgSi合金帶材已經(jīng)能夠獲得良好的效果，但是仍然期待進(jìn)一步改善彎曲性能，特別是針對(duì)上述應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]因此在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的在于提供一種由鋁材料制成的帶材，該帶材用于制造具有高度成型要求的部件，該帶材具有改善的彎曲性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一原理，這樣實(shí)現(xiàn)了上述目的，S卩，使帶材具有由AlMgSi合金制成的核心層和單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的、由不能硬化的鋁合金制成的至少一個(gè)外部鋁合金層，其中該至少一個(gè)外部鋁合金層在T4狀態(tài)下具有比由AlMgSi合金制成的核心層更低的抗拉強(qiáng)度，其中帶材在T4狀態(tài)下橫向于軋制方向具有大于23%的均勻延伸率Ag以及在彎曲試驗(yàn)中，在1.5mm-l.6mm厚度的情況下橫向于軋制方向獲得小于40°的彎曲角。
[0007]令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，由鋁基復(fù)合材料所制成的帶材具有由AlMgSi合金構(gòu)成的核心層和至少一個(gè)單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的外部鋁合金層，該鋁合金層由不能夠硬化的鋁合金構(gòu)成，該鋁合金在T4狀態(tài)下具有比AlMgSi合金更低的抗拉強(qiáng)度，相對(duì)于未經(jīng)涂層的AlMgSi合金帶材來(lái)說(shuō)，明顯改善了在T4狀態(tài)下的彎曲性能。優(yōu)選外部鋁合金層在重結(jié)晶的狀態(tài)下以及在T4狀態(tài)下的斷裂延伸率A8tl大于由AlMgSi合金構(gòu)成的合金核心層在T4狀態(tài)下的斷裂延伸率A8(i。在強(qiáng)烈彎曲帶材直至最大可達(dá)的彎曲角情況下會(huì)出現(xiàn)明顯比較平滑且整齊的彎曲邊緣。就像例如在卷邊中所需要的彎曲部一樣，至今在彎曲部上會(huì)有這樣的問(wèn)題，即，在彎曲邊緣的區(qū)域中出現(xiàn)裂紋或粗糙部位。由于較軟的外部鋁合金層在彎曲過(guò)程中能夠“涂去”凹凸處，因此，與由AlMgSi合金構(gòu)成的、未經(jīng)涂層的帶材相比在機(jī)械性能幾乎相同的情況下獲得了明顯更小的彎曲角。特別是鋁箔合金、例如AA8xxx類型，即AA8011、AA8006、AA8079等適合用作外層,然而其他的、低合金化的、AAlxxx類型的招合金也是適合的,例如AA1200或者AA5005或AA5005A類型的鋁合金，該鋁合金在狀態(tài)O中、即例如在固溶退火和淬火之后在重結(jié)晶的狀態(tài)下具有低于180MPa的抗拉強(qiáng)度。在彎曲試驗(yàn)中所達(dá)到的、橫向于軋制方向上小于40°的彎曲角使得所制得的帶材在例如汽車制造業(yè)的應(yīng)用中獲得更好的翻卷性能以及彎曲性能。
[0008]為了獲得能夠達(dá)到的最大彎曲角采用汽車工業(yè)所公認(rèn)的方法。對(duì)于彎曲試驗(yàn)，首先由帶材橫向于軋制方向切割成270_X60_大小的樣品并且垂直于彎曲線、即垂直于軋制方向進(jìn)行預(yù)先拉伸。預(yù)先拉伸量為10%。然后通過(guò)彎曲沖頭在具有30mm直徑的兩個(gè)輥?zhàn)又g彎曲樣品。對(duì)此，輥?zhàn)娱g距為帶材厚度的兩倍(表格2)，優(yōu)選為帶材樣品厚度的兩倍加上0.5mm (表格3)。在由具有0.4mm沖頭半徑的彎曲沖頭彎曲樣品的過(guò)程中測(cè)量彎曲沖頭彎曲樣品的力并且在達(dá)到最大值并且從該最大值降低超過(guò)30N之后結(jié)束彎曲過(guò)程。然后測(cè)量經(jīng)彎曲的樣品的張角。通常橫向于軋制方向測(cè)量樣品的彎曲性能，從而得到在制造具有高的變形要求的部件時(shí)關(guān)于彎曲性能的可靠結(jié)果。如上所述，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，由根據(jù)本發(fā)明的帶材所制造的樣品能夠比傳統(tǒng)的、未經(jīng)涂層的AlMgSi合金帶材所制造的樣品獲得明顯較小的彎曲角并且由此能夠更好地加工成部件，例如加工成車門(mén)內(nèi)部部件。
[0009]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的帶材的第一設(shè)計(jì)能夠提供進(jìn)一步改善的成型性能并從而擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，即，使帶材在T4狀態(tài)下具有大于25%的均勻延伸率Ag。
[0010]除了根據(jù)本發(fā)明的帶材具有良好的均勻伸長(zhǎng)性能以外，如果該帶材在T4狀態(tài)下具有70-140MPa的延伸極限Rp0.2和170_220MPa的抗拉強(qiáng)度Rm，那么有利于將該帶材繼續(xù)加工成可以利用的最終產(chǎn)品。所述強(qiáng)度值一方面在通過(guò)變形、例如通過(guò)深沖或彎曲制造各種部件的過(guò)程中確保足夠的剛性。此外，由于70-140MPa的延伸極限Rp0.2，因而所需的變形力也是適合的。[0011]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的帶材的另一個(gè)實(shí)施方式能夠這樣獲得更大的變形程度，即，使該帶材在橫向于軋制方向上具有至少27%、優(yōu)選至少29%的斷裂延伸率A8(i。
[0012]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的帶材的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)，單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的外部鋁合金層的厚度分別為該帶材最終厚度的5%-15%。由此確保由AlMgSi合金構(gòu)成的合金核心層的成型性能和強(qiáng)度性能基本上決定制造工藝和之后的產(chǎn)品性能，從而發(fā)揮能夠硬化的核心合金的優(yōu)勢(shì)。
[0013]此外，依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的帶材的另一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)外部鋁合金層具有小于50 μ m、優(yōu)選小于25 μ m的平均粒度，那么有利于實(shí)現(xiàn)能夠達(dá)到的最大彎曲角。能夠發(fā)現(xiàn)，以越精細(xì)的顆粒構(gòu)造外部鋁合金層，則能夠達(dá)到的彎曲角就越小。
[0014]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，如果由AA8079類型的鋁合金構(gòu)成至少一個(gè)外部鋁合金層，那么能夠提供例如具有特別精細(xì)顆粒的鋁合金層，該鋁合金層對(duì)彎曲性能產(chǎn)生最佳的影響。鋁合金AA8079具有下列以重量％示出的合金成份:
[0015]0.05% ≤ Si ≤ 0.30%、
[0016]0.7% ≤ Fe ≤ 1.3%、
[0017]Cu ( 0.05%、
[0018]Zn ≤ 0.10%、
[0019]其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)單個(gè)最大為0.05，總量最大為0.15%。AA8079是典型的鋁箔合金，鋁合金AA8011和AA8006同樣也是鋁箔合金。
[0020]根據(jù)一個(gè)替代性的設(shè)計(jì)，至少一個(gè)外部鋁合金層由AA5005A類型的鋁合金構(gòu)成，該鋁合金具有下列以重量％示出的合金成份:
[0021]Si ≤ 0.3%、
[0022]Fe ≤ 0.45%、
[0023]Cu ( 0.05%、
[0024]Mn ≤ 0.15%、
[0025]0.7% ≤ Mg ≤ 1.1%、
[0026]Cr ( 0.1%、
[0027]Zn ( 0.20%、
[0028]其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)單個(gè)最大為0.05%，總量最大為0.15%。
[0029]也稱為AlMgl的鋁合金一方面略微改善了鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度另一方面對(duì)于特別是已用于汽車制造業(yè)中的鋁材料具有兼容性。
[0030]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的帶材的另一個(gè)實(shí)施方式，核心層由AA6xxx類型的鋁合金構(gòu)成，優(yōu)選AA6014、AA6016、AA6060、AA6111或AA6181。所有AA6xxx合金類型的共同點(diǎn)在于，該合金類型具有特別好的成型性能，其特征在于，例如在205°C /30min的熱時(shí)效之后在T4狀態(tài)下具有高的延伸值以及在T6的使用狀態(tài)下具有高的強(qiáng)度和延伸極限。
[0031]AA6016類型的鋁合金具有下列以重量百分比示出的合金成份:
[0032]0.25% ≤ Mg ≤ 0.6%、
[0033]1.0% ≤ Si ≤ 1.5%、
[0034]Fe ≤ 0.5%、
[0035]Cu ≤ 0.2%、[0036]Mn ≤ 0.2%、
[0037]Cr ≤0.1%、
[0038]Zn ≤ 0.1%、
[0039]Ti ≤0.1%
[0040]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。
[0041]在鎂含量小于0.25重量％的情況下，為結(jié)構(gòu)應(yīng)用所設(shè)置的鋁帶的強(qiáng)度過(guò)低，另一方面，在鎂含量高于0.6重量％的情況下變形性變差。硅和鎂相互結(jié)合基本上決定了鋁合金的固化性因此也決定了高的強(qiáng)度，在應(yīng)用中例如在涂層烘烤之后能夠獲得該強(qiáng)度。在Si含量低于1.0重量％的情況下鋁帶的固化性得到降低，因此在應(yīng)用中僅能夠提供較低的強(qiáng)度。大于1.5重量％的Si含量不會(huì)使固化性得到改善。應(yīng)該將Fe含量限制在最大0.5重量％，從而避免粗大的析出物。將銅含量限制在最大0.2重量％主要改善了在特定應(yīng)用情況下鋁合金的耐腐蝕性。低于0.2重量％的錳含量使得形成較粗大的錳析出物的趨勢(shì)得到降低。雖然鉻有助于形成精細(xì)的結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)該限制在0.1重量％，從而也避免了粗大的析出物。而錳的存在由于降低根據(jù)本發(fā)明的鋁帶產(chǎn)生裂紋的傾向和鋁帶的淬火敏感性而改善了可焊接性。將鋅含量降低至最大0.1重量％特別是改善了鋁合金和成品板材在各個(gè)應(yīng)用中的耐腐蝕性。而鈦有助于鑄造過(guò)程中的晶粒細(xì)化，但是應(yīng)該限制在最大0.1重量％，從而確保鋁合金的、良好的可鑄造性。
[0042]AA6060類型的鋁合金具有下列以重量百分比示出的合金成分:
[0043]0.35% ≤ Mg ≤ 0.6%、
[0044]0.3% ≤ Si ≤ 0.6%、
[0045]0.1% ≤ Fe ≤ 0.3%、
[0046]Cu ≤ 0.1%、
[0047]Mn ≤ 0.1%、
[0048]Cr ≤ 0.05%、
[0049]Zn ≤ 0.10%、
[0050]Ti ≤ 0.1%
[0051]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。
[0052]通過(guò)精確規(guī)定的鎂含量和與第一實(shí)施方式相比降低了的Si含量以及嚴(yán)格規(guī)定的Fe含量的結(jié)合獲得一種鋁合金，在該鋁合金中借助根據(jù)本發(fā)明的方法可以特別好地防止在熱軋之后形成Mg2Si析出物，因此，能夠提供相對(duì)于以傳統(tǒng)方法制造的板材來(lái)說(shuō)具有經(jīng)改善的延伸率和高的延伸極限的板材。此外，合金成份Cu、Mn和Cr的、較低的上限增強(qiáng)了根據(jù)本發(fā)明的方法的效果。關(guān)于Zn和Ti的上限的作用參考鋁合金的第一實(shí)施方式的設(shè)計(jì)。
[0053]AA6014類型的鋁合金具有下列以重量百分比示出的合金成份:
[0054]0.4% ≤ Mg ≤ 0.8%、
[0055]0.3% ≤ Si ≤ 0.6%、
[0056]Fe ≤0.35%、
[0057]Cu ≤0.25%、[0058]0.05% ^ Mn ^ 0.20%、
[0059]Cr ( 0.20%、
[0060]Zn ≤ 0.10%、
[0061]0.05% ^ V ^ 0.20%,
[0062]Ti ( 0.1%
[0063]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。
[0064]AA6181類型的鋁合金具有下列以重量百分比示出的合金成份:
[0065]0.6% ≤ Mg ≤ 1.0%、
[0066]0.8% ≤ Si ≤ 1.2%、
[0067]Fe ≤ 0.45%、
[0068]Cu ( 0.10%、
[0069]Mn ≤ 0.15%、
[0070]Cr ( 0.10%、
[0071]Zn ≤ 0.20%、
[0072]Ti ( 0.1%
[0073]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。
[0074]AA6111類型的鋁合金具有下列以重量百分比示出的合金成份:
[0075]0.5% ≤ Mg ≤ 1.0%、
[0076]0.7% ≤ Si ≤ 1.1%、
[0077]Fe ( 0.40%、
[0078]0.50% ≤ Cu ≤ 0.90%、
[0079]0.15% ≤ Mn ≤ 0.45%、
[0080]Cr ^ 0.10%、
[0081]Zn ≤ 0.15%、
[0082]Ti ^ 0.1%
[0083]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。合金AA6111由于提高的銅含量在使用狀態(tài)T6下基本顯示出較高的強(qiáng)度值，但是沒(méi)有耐腐蝕性。
[0084]所列出的鋁合金以其合金組成成份特別適合不同的應(yīng)用情況。正如已經(jīng)提及的，使用根據(jù)本發(fā)明的方法由這些鋁合金制得的帶材在T4狀態(tài)下顯示出特別高的均勻延伸率值以及例如在205°C /30min下的熱時(shí)效之后延伸極限特別顯著的提高。在經(jīng)過(guò)熱處理的固溶退火之后的鋁帶在T4狀態(tài)下也具有這些特性。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的第二原理，上述關(guān)于由鋁基復(fù)合材料制造帶材的方法的目的得以實(shí)現(xiàn)，在該方法中，由AlMgSi合金鑄造軋制坯件，對(duì)該軋制坯件進(jìn)行均勻化處理，將至少一個(gè)鍍層施加到軋制坯件的一側(cè)或雙側(cè)并且將該軋制坯件和所涂敷的電鍍層一起加熱到熱軋溫度，進(jìn)行熱軋，然后可選擇地冷軋到最終厚度并且對(duì)完成軋制的帶材進(jìn)行固溶退火和淬火，其中，至少一個(gè)電鍍層由不能硬化的鋁合金制成，該鍍層在T4狀態(tài)下具有比由AlMgSi合金制成的核心層更低的抗拉強(qiáng)度，熱軋帶材直接在最后的熱軋工序出口處具有最高2500C的溫度，優(yōu)選最高230的溫度，特別優(yōu)選230-200°C的溫度，并且以該溫度或更低的溫度纏卷熱軋帶材。原則上也可以將帶材冷卻到低于200°C的溫度。此外也能夠考慮通過(guò)采用同時(shí)進(jìn)行鑄造由鋁基復(fù)合材料制造帶材并且隨后根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行熱軋。
[0086]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用熱軋溫度輥軋鍍層之后對(duì)熱軋帶材進(jìn)行淬火能夠?qū)е聼彳垘Р牡?、特別有利的結(jié)構(gòu)，該熱軋帶材具有特別高的斷裂延伸率的值A(chǔ)8tl、均勻延伸率的值A(chǔ)g以及由于外部鋁合金層額外地改善了彎曲性能。在生產(chǎn)鋁基復(fù)合材料時(shí)，熱軋帶材緊接在從最后的熱軋工序出來(lái)之后的、135°C -250°C的溫度區(qū)間能夠在獲得良好的過(guò)程可靠性的同時(shí)獲得高的生產(chǎn)率。
[0087]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)，由此實(shí)現(xiàn)了過(guò)程可靠的冷卻，即，使用至少一個(gè)板坯冷卻裝置和施加有乳化液的熱軋工序?qū)彳垘Р倪M(jìn)行淬火，冷卻至纏卷溫度。板坯冷卻裝置是由將軋制乳化液噴射到鋁合金帶上的冷卻劑噴嘴和潤(rùn)滑劑噴嘴的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。板坯冷卻裝置能夠存在于熱軋?jiān)O(shè)備中，以使經(jīng)軋制的熱軋帶材在熱軋到軋制溫度之前進(jìn)行冷卻并且能夠達(dá)到較高的生產(chǎn)速度。
[0088]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)，如果在熱軋過(guò)程中的冷卻過(guò)程之前、特別是在倒數(shù)第二個(gè)熱軋工序之前熱軋帶材的熱軋溫度處于至少230°C，優(yōu)選超過(guò)400°C，那么就會(huì)在經(jīng)淬火的熱軋帶材中產(chǎn)生特別小的Mg2Si析出物，因?yàn)楹辖鸪煞葜械淖畲蟛糠宙V和硅在這種溫度下以溶解的狀態(tài)存在于鋁基體中。特別是在470°C _490°C的溫度下在冷卻過(guò)程開(kāi)始之前達(dá)到熱軋帶材的這種有利的狀態(tài)并通過(guò)淬火基本固定這種狀態(tài)，該冷卻過(guò)程優(yōu)選在最后的兩個(gè)乳制工序中進(jìn)打。
[0089]根據(jù)該方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)，在倒數(shù)第二個(gè)軋制工序之后熱軋帶材的熱軋溫度為290°C-310°C。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該溫度不僅可以充分固定析出物而且同時(shí)可以毫無(wú)問(wèn)題地進(jìn)行最后的軋制工序。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式，熱軋帶材在出口處可以具有230°C -200°C的溫度，由此可以在熱軋過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最大的操作速度，而不會(huì)損害由鋁基復(fù)合材料制得的帶材在T4狀態(tài)下的性能。
[0090]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)，對(duì)軋制完成的鋁帶進(jìn)行熱處理，其中鋁帶在固溶退火和淬火之后加熱至100°c以上并且隨后在高于55°C、優(yōu)選高于85°C的溫度下進(jìn)行纏卷和時(shí)效處理。根據(jù)本發(fā)明的方法的該實(shí)施方式可以使鋁帶在冷時(shí)效之后通過(guò)較短的加熱階段以較低的溫度在帶材或板材中調(diào)整T6狀態(tài)，將需要成型為結(jié)構(gòu)件的板材或帶材在該狀態(tài)下投入使用。為此，僅對(duì)快速硬化的鋁帶加熱20min至大約185°C的溫度，以實(shí)現(xiàn)T6狀態(tài)下較高的屈服極限值。
[0091]制得的熱軋帶材的厚度為優(yōu)選為以使得常規(guī)的冷軋?jiān)O(shè)備能夠應(yīng)用于本發(fā)明的冷軋。
[0092]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的另一設(shè)計(jì)，根據(jù)本發(fā)明的帶材的核心層由合金類型AA6xxx，優(yōu)選為AA6014、AA6016、AA6060、AA6111或AA6181的鋁合金構(gòu)成并且外部鋁合金層由合金類型ΑΑ8χχχ、ΑΑ8079、ΑΑ1χχχ、ΑΑ1200、ΑΑ5005或AA5005A的鋁合金構(gòu)成。關(guān)于單個(gè)合金類型的優(yōu)點(diǎn)參閱上述說(shuō)明。當(dāng)然也能夠使用不同厚度的外部鋁合金層和/或由不同鋁合金構(gòu)成的外部鋁合金層。此外，在鋁合金復(fù)合材料中將上述合金類型相結(jié)合能夠在T4狀態(tài)下獲得非常高的變形能力的同時(shí)還獲得出色的彎曲性能。[0093]最后，根據(jù)本發(fā)明的第三原理，通過(guò)使用由根據(jù)本發(fā)明的帶材制造的板材作為汽車制造業(yè)、飛機(jī)制造業(yè)或軌道車輛制造業(yè)中的部件、底盤(pán)部件、結(jié)構(gòu)部件或車身板材，特別是作為汽車制造業(yè)中的組成部件、底盤(pán)部件、外板或內(nèi)板，優(yōu)選作為汽車車身部件，從而實(shí)現(xiàn)了上述目的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的、由鋁材料制成的帶材不僅具有非常好的變形能力，例如橫向于軋制方向的非常高的均勻延伸率Ag，而且借助根據(jù)本發(fā)明的帶材還能夠?qū)崿F(xiàn)上述應(yīng)用中所需要的、特別是出現(xiàn)在經(jīng)卷起的翻邊上的極限彎曲角。此外還能夠在部件中更好地實(shí)現(xiàn)小的半徑。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0094]現(xiàn)在根據(jù)結(jié)合附圖的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。其中:
[0095]圖la-e)示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程示意圖；
[0096]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的帶材以偏振光剝蝕之后經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的縱向磨削形狀；
[0097]圖3以立體圖示出了用于進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置；
[0098]圖4以立體示意圖示出了在進(jìn)行彎曲試驗(yàn)中彎曲沖頭相對(duì)于軋制方向的設(shè)置；以及
[0099]圖5示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例在經(jīng)彎曲的樣品上的彎曲角的測(cè)量?！揪唧w實(shí)施方式】
[0100]圖1a)至e)首先示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的示意性流程圖，該方法用于制造根據(jù)本發(fā)明的帶材，該方法具有下列步驟:a)制造軋制坯件并進(jìn)行均勻化處理；b)將電鍍層施加到軋制坯件上；c)熱軋并輥壓軋制坯件的鍍層；d)冷軋以及e)具有淬火步驟的固溶退火。
[0101]首先鑄造由鋁合金構(gòu)成的軋制坯件1，該鋁合金具有下列以重量％示出的合金成份:
[0102]0.25% ≤ Mg ≤ 0.6%、
[0103]1.0% ≤ Si ≤ 1.5%、
[0104]Fe ≤ 0.5%、
[0105]Cu ≤ 0.2%、
[0106]Mn ≤ 0.2%>
[0107]Cr ≤ 0.1%、
[0108]Zn ≤ 0.1%、
[0109]Ti ≤ 0.1%
[0110]以及其余為Al以及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)總量最大為0.15%，單個(gè)最大為0.05%。
[0111]使這樣制成的軋制坯件在約550°C的均勻化溫度下在熔爐2中進(jìn)行8h的均勻化處理，由此使得組成的合金成份特別均勻地分布在軋制坯件中，如圖la)。圖1b)示出了將鋁合金層Ia和Ib施加到軋制坯件I上，從而可以在熱軋過(guò)程中將鋁合金層和軋制坯件焊接在一起。鋁合金層Ia和Ib例如由AA8079或AA50005A類型的鋁合金構(gòu)成，這種鋁合金在和固溶退火之后的T4狀態(tài)相同的材料狀態(tài)O下具有比AlMgSi合金層更小的抗拉強(qiáng)度Rm，即例如小于180MPa。當(dāng)然，對(duì)外部鋁合金層使用其他的鋁合金也是可以考慮的，例如其他的、像AAlxxx合金類型一樣的、低合金的鋁合金，例如AA1200。
[0112]在根據(jù)本發(fā)明的、圖1c)示出的實(shí)施例中使用熱軋?jiān)O(shè)備3可逆地?zé)彳埦哂薪?jīng)涂覆的鋁合金層或電鍍層的軋制坯件1，其中軋制坯件I在熱軋過(guò)程中具有400-550°C的溫度。在本實(shí)施例中，熱軋帶材4在離開(kāi)熱軋?jiān)O(shè)備3之后和進(jìn)入倒數(shù)第二的熱軋工序之前優(yōu)選具有至少400°C的溫度，優(yōu)選470°C -490°C的溫度。優(yōu)選在該熱軋帶材溫度下使用板坯冷卻裝置5和熱軋?jiān)O(shè)備3的工作輥對(duì)熱軋帶材4進(jìn)行淬火。例如在最后的熱軋工序之前將熱軋帶材在這里冷卻到290°C -310°C的溫度，從而使得該熱軋工序能夠毫無(wú)困難的、過(guò)程可靠地進(jìn)行并且能夠?qū)Υ诉M(jìn)一步冷卻熱軋帶材。對(duì)此，板坯冷卻裝置5 (僅示意性的示出)以冷卻的軋制乳化液噴射熱軋帶材并且使熱軋帶材加速冷卻到最終所述溫度。熱軋?jiān)O(shè)備的工作輥也施加乳化液并且在最后的熱軋工序中進(jìn)一步冷卻熱軋帶材4使溫度降低。在本實(shí)施例中，最后的熱軋工序之后熱軋帶材4在板坯冷卻裝置5 ’的出口處具有230 V -200 V的溫度，然后以該溫度通過(guò)卷取機(jī)6進(jìn)行纏卷。
[0113]通過(guò)使熱軋帶材4直接在最后的熱軋工序出口處具有135 °C _250 °C，優(yōu)選200°C _330°C的溫度，或者可選擇性地在最后兩個(gè)熱軋工序中使用板坯冷卻裝置和熱軋?jiān)O(shè)備3的工作輥達(dá)到所述溫度，使得熱軋帶材4盡管具有升高的纏卷溫度但是仍然具有晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài)，該晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài)導(dǎo)致在T4狀態(tài)下非常高的、大于23%、優(yōu)選大于25%的均勻延伸率Ag。盡管結(jié)構(gòu)狀態(tài)已經(jīng)固定，但是該熱軋帶材仍然能夠在所述溫度下以相對(duì)高的速度進(jìn)行加工和纏卷。通過(guò)卷取機(jī)6纏卷具有3-12mm厚度、優(yōu)選5-8mm厚度的熱軋帶材。因?yàn)樵谙鄬?duì)低的纏卷溫度下不能形成粗大的Mg2Si析出物，所以合金核心層具有特別有利的結(jié)晶狀態(tài)因此例如能夠使用冷軋機(jī)架9特別好地冷軋?jiān)摵辖鸷诵膶硬⑶以诰砣C(jī)8上再次進(jìn)行纏卷，如圖1d)。
[0114]將所得到的經(jīng)冷軋的帶材11進(jìn)行纏卷。然后在典型的500°C至570°C的溫度下進(jìn)行固溶退火并且進(jìn)行淬火10，如圖le)。對(duì)此，重新由卷材12展開(kāi)帶材，在熔爐10中進(jìn)行固溶退火和淬火并再次纏卷成卷材13。然后在冷時(shí)效之后可以獲得室溫下在T4狀態(tài)下具有最大變形性的鋁帶。
[0115]在具有較大鋁帶厚度的情況下，例如在底盤(pán)應(yīng)用或例如制動(dòng)器底板這樣的組成部分中也可以選擇性地進(jìn)行單件退火并隨后對(duì)板材進(jìn)行淬火。
[0116]通過(guò)在100°C至220°C溫度下進(jìn)行熱時(shí)效所達(dá)到的T6狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的帶材在延伸極限值方面獲得了進(jìn)一步的提高，因此達(dá)到了特別高的強(qiáng)度。例如可以以2050C /30min進(jìn)行熱時(shí)效。根據(jù)這里所闡述的實(shí)施例、由鋁合金復(fù)合材料制造的帶材在冷軋之后具有例如0.5mm-4.5mm的厚度。在汽車制造業(yè)中對(duì)于車身應(yīng)用通常使用0.5mm-2mm的帶材厚度并且對(duì)底盤(pán)部件通常使用2.0mm-4.5mm的帶材厚度。在這兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，經(jīng)改善的均勻延伸率值在部件的制造過(guò)程中具有重要的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椋m然成品在T6應(yīng)用狀態(tài)下需要高的強(qiáng)度，但大多數(shù)進(jìn)行了板材的大變形。對(duì)此根據(jù)本發(fā)明的帶材還伴隨有經(jīng)改善了的彎曲能力，如上所述，這種帶材實(shí)現(xiàn)了特別小的彎曲角。
[0117]為了實(shí)現(xiàn)更好的彎曲性能，使外部鋁合金層具有小于50 μ m的粒度、優(yōu)選小于25μπι的粒度是有利的。圖2以明顯放大的視圖示出了由根據(jù)本發(fā)明制造的帶材I的實(shí)施例經(jīng)過(guò)剝蝕之后的縱向磨削形狀。能夠清楚地看到，這里通過(guò)類型AA8079的鋁合金構(gòu)成的外部鋁合金層Ia具有比合金核心層小得多的粒度。在本實(shí)施例中測(cè)得平均粒度大約為20 μ m0
[0118]圖3以立體圖示出了用于進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置，該彎曲試驗(yàn)用于測(cè)定最大彎曲角。該試驗(yàn)根據(jù)德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(VDA)規(guī)范238-100進(jìn)行。該試驗(yàn)裝置是由彎曲沖頭14組成，該彎曲沖頭在所示情況下具有0.4mm的沖頭半徑。之前已經(jīng)將樣品15橫向于軋制方向切成270mmX60mm的大小。然后以25mm/min的預(yù)先拉伸速度和150mm的自由伸長(zhǎng)長(zhǎng)度橫向于軋制方向?qū)悠?5進(jìn)行10%的預(yù)先拉伸。然后將得到的樣品15切割成60X60_的大小并且輸送到彎曲裝置處。如圖4所示的彎曲沖頭14平行于軋制方向延伸，由此彎曲線18同樣平行于軋制方向延伸，這時(shí)彎曲沖頭以力Fb將樣品壓在具有30mm的輥?zhàn)又睆降膬蓚€(gè)輥?zhàn)?6、17之間，這兩個(gè)輥?zhàn)右詢杀稑悠泛穸鹊拈g距(表2)或以兩倍樣品厚度加上
0.5mm的間距(表3)設(shè)置。在彎曲沖頭14彎曲樣品15的過(guò)程中測(cè)量沖頭力Fb。如果沖頭力Fb達(dá)到最大并且之后該力降低30N，那么就達(dá)到了最大能夠達(dá)到的彎曲角。然后將樣品15從彎曲裝置中取出并且如圖5所示測(cè)量彎曲角。
[0119]使用能夠代表典型的AlMgSi合金的合金Corel作為合金核心層,該合金的合金成份在表1中示出。此外使用兩種不同的外部鋁合金層Cladl、Clad2，它們的成份同樣在表1中示出。
【權(quán)利要求】
1.一種由鋁材料構(gòu)成的帶材，所述帶材用于制造具有高度成型要求的部件，其特征在于，所述帶材具有由AlMgSi合金制成的核心層和單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置的、由不能硬化的鋁合金制成的至少一個(gè)外部鋁合金層，其中所述至少一個(gè)外部鋁合金層在T4狀態(tài)下具有比由AlMgSi合金制成的核心層更低的抗拉強(qiáng)度，其中所述帶材在T4狀態(tài)下橫向于軋制方向具有大于23%的均勻延伸率Ag以及在彎曲試驗(yàn)中,在1.5mm-l.6_厚度的情況下橫向于軋制方向獲得小于40°的彎曲角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶材，其特征在于，所述帶材在T4狀態(tài)下具有大于25%的均勻延伸率Ag。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述帶材在T4狀態(tài)下具有70至140MPa的延伸極限Rp0.2和170至220MPa的抗拉強(qiáng)度Rm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述帶材在橫向于軋制方向上具有至少27%、優(yōu)選至少29%的斷裂延伸率A8(i。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述外部鋁合金層的厚度`分別為所述帶材最終厚度的5%-15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述外部鋁合金層具有小于50 μ m、優(yōu)選小于25 μ m的平均粒度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述至少一個(gè)外部鋁合金層由AA8079類型的鋁合金構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的帶材，其特征在于，所述至少一個(gè)外部鋁合金層由AA5005A類型的鋁合金構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的帶材,其特征在于,所述核心層由AA6xxx類型,優(yōu)選 AA6014、AA6016、AA6060、AA6111 或 AA6181 的鋁合金構(gòu)成。
10.一種由鋁基復(fù)合材料制造根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的帶材的方法，在所述方法中，由AlMgSi合金鑄造軋制坯件，對(duì)所述軋制坯件進(jìn)行均勻化處理，將由另一種鋁合金構(gòu)成的至少一個(gè)電鍍層施加到所述軋制坯件的一側(cè)或雙側(cè)并且將所述軋制坯件和所涂敷的電鍍層一起加熱到熱軋溫度，進(jìn)行熱軋，然后可選擇地冷軋到最終厚度并且對(duì)完成軋制的帶材進(jìn)行固溶退火和淬火，其特征在于，所述至少一個(gè)電鍍層由不能硬化的鋁合金制成，所述電鍍層在T4狀態(tài)下具有比由AlMgSi合金制成的核心層更低的抗拉強(qiáng)度，熱軋帶材直接在最后的熱軋工序出口處具有最高250°C的溫度，優(yōu)選最高230°C的溫度，并且以所述溫度或更低的溫度纏卷熱軋帶材。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，使用至少一個(gè)板坯冷卻裝置和施加有乳化液的熱軋工序?qū)λ鰺彳垘Р淖孕写慊鹄鋮s至出口溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，在熱軋過(guò)程中的冷卻過(guò)程之前、特別是在倒數(shù)第二個(gè)熱軋工序之前所述熱軋帶材的熱軋溫度處于至少230°C，優(yōu)選超過(guò)400。。。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，制得的熱軋帶材的厚度為3_至12mm,優(yōu)選為5_至8mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述核心層由合金類型AA6xxx，優(yōu)選為AA6014、AA6016、AA6060、AA6111或AA6181的鋁合金構(gòu)成并且所述至少一個(gè)外部鋁合金層由ΑΑ8χχχ、ΑΑ8079、ΑΑ1χχχ、ΑΑ1200、ΑΑ5005或AA5005A類型的鋁合金構(gòu)成。
15.由根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的帶材制成的板材的用途，所述板材用于作為汽車制造業(yè)、飛機(jī)制造業(yè)或軌道車輛制造業(yè)中的部件、底盤(pán)部件、結(jié)構(gòu)部件或車身板材，特別是作為汽車制造業(yè)中的·組成部件、底盤(pán)部件、外板或內(nèi)板，優(yōu)選作為汽車車身部件。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK103857521SQ201280044927
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月15日
【發(fā)明者】亨克-揚(yáng)·布林克曼, 迪特馬爾·施羅德, 托馬斯·維爾茨, 納塔莉·霍斯特爾, 沃爾那·凱爾, 奧拉夫·恩格勒 申請(qǐng)人:海德魯鋁業(yè)鋼材有限公司