本發(fā)明涉及一種塑性加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度的鋁合金材，特別涉及一種適于利用廢料材的再循環(huán)的鋁合金及鋁合金材。

背景技術(shù)：

1、6000系鋁合金是使用最廣泛的熱處理型的鋁合金之一。6000系鋁合金是主要添加有mg及si的al-mg-si系鋁合金，不僅成形性或耐腐蝕性優(yōu)異，而且顯示出中等程度的時(shí)效硬化而具有良好的強(qiáng)度，被廣泛用作以汽車為代表的輸送用設(shè)備的構(gòu)造用構(gòu)件。

2、然而，近年來(lái)，以提高燃料效率或削減co2排出量為目的，輸送用設(shè)備的輕量化的要求越來(lái)越高，期望6000系鋁合金材的高強(qiáng)度化及高韌性化。相對(duì)于此，例如，在專利文獻(xiàn)1(日本專利特開2017-155251號(hào)公報(bào))中，公開了一種強(qiáng)度以及延展性優(yōu)異的鋁合金鍛造材，以質(zhì)量％計(jì)分別含有si：0.7％～1.5％、mg：0.6％～1.2％、fe：0.01％～0.5％并且進(jìn)而含有mn：0.05％～1.0％、cr：0.01％～0.5％、zr：0.01％～0.2％中的一種或兩種以上，包含剩余部分al及不可避免的雜質(zhì)，所述鋁合金鍛造材的特征在于，關(guān)于所述鍛造材的壁最厚的部分的壁厚中心的觀察面的組織，通過(guò)x射線衍射測(cè)定出的位錯(cuò)密度平均為1.0×1014/m2～5.0×1016/m2的范圍，通過(guò)掃描電子顯微鏡-電子背散射衍射(scanning?electronmicroscope-electron?back?scattered?diffraction，sem-ebsd)法測(cè)定出的方位差為2°以上的晶粒的傾角2°～15°的小傾角晶界的平均比例為50％以上，通過(guò)倍率30萬(wàn)倍的透射電子顯微鏡(transmission?electron?microscope，tem)能夠測(cè)定的析出物的平均數(shù)密度為5.0×102個(gè)/μm3以上。

3、在所述專利文獻(xiàn)1所記載的鋁合金鍛造構(gòu)件中，認(rèn)為對(duì)于6000系鋁合金鍛造材，在對(duì)固溶化及淬火處理后的鍛造材賦予由溫加工產(chǎn)生的加工變形后在實(shí)施了人工時(shí)效處理的情況下，與不賦予加工變形的通常的情況相比，強(qiáng)度以及延展性均提高(高強(qiáng)度化、高延展性化)，因此為了發(fā)揮或保證所述效果，作為人工時(shí)效處理后的鍛造材的壁最厚的部分的壁厚中心部的組織，分別規(guī)定了平均的位錯(cuò)密度、小傾角晶界的平均比例、析出物的平均數(shù)密度。

4、另外，在6000系鋁合金中，由于al-mg-si-cu系的過(guò)剩si型合金的強(qiáng)度高、變形阻力低，因此被用于需要高強(qiáng)度的擠出材、壓延材及鍛造材等塑性加工材。

5、本發(fā)明者等人在專利文獻(xiàn)2(日本專利特開2020-164946號(hào)公報(bào))中，公開了一種al-mg-si系鋁合金冷軋板，包含si：0.50質(zhì)量％～0.90質(zhì)量％、fe：小于0.70質(zhì)量％、cu：0.10質(zhì)量％～0.90質(zhì)量％、mg：0.80質(zhì)量％～1.7質(zhì)量％、mn：0.10質(zhì)量％～1.3質(zhì)量％、cr：0.20質(zhì)量％～0.90質(zhì)量％、ti：0.005質(zhì)量％～0.10質(zhì)量％且剩余部分包含al及不可避免的雜質(zhì)，所述鋁合金冷軋板中，將以l方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向的試驗(yàn)片的拉伸強(qiáng)度定義為utsl，將以l方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向的試驗(yàn)片的夏比(charpy)值定義為sl，實(shí)施550℃×5分鐘的固溶化處理進(jìn)而實(shí)施175℃×14小時(shí)的人工時(shí)效處理后測(cè)定出的、utsl為340mpa以上、sl為16.0j/cm2以上。

6、在所述專利文獻(xiàn)2所記載的鋁合金冷軋板中，通過(guò)將al-mg-si系鋁合金的si/mg比限定在0.4～0.9的范圍而減少過(guò)剩si量及過(guò)剩mg量，從而可減小人工時(shí)效處理時(shí)生成的無(wú)析出帶(precipitation?free?zone，pfz)的寬度，從而可抑制在晶體晶界作為中間相析出的β",β'等金屬間化合物的成長(zhǎng)。其結(jié)果，可使固溶化/時(shí)效處理后的鋁合金成為耐沖擊性優(yōu)異的鋁合金。

7、[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

8、[專利文獻(xiàn)]

9、專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2017-155251號(hào)公報(bào)

10、專利文獻(xiàn)2：日本專利特開2020-164946號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、[發(fā)明所要解決的問(wèn)題]

2、鋁在精煉時(shí)會(huì)消耗大量的電力，因此近年來(lái)以全球變暖等環(huán)境問(wèn)題為背景，利用鋁的廢料材的再循環(huán)的要求越來(lái)越高。然而，鋁中不可避免地容易混入fe，若增加原料中廢料材的比率則此傾向變得明顯。

3、fe也具有提高鋁的強(qiáng)度的作用，但在含有si的鋁合金中形成al-fe-si系結(jié)晶物。此處，作為通過(guò)時(shí)效處理而析出、有助于提高鋁合金的強(qiáng)度的mg2si的構(gòu)成元素的si因al-(fe,m)si系結(jié)晶物的形成而被消耗，因此存在無(wú)法充分地獲得析出強(qiáng)化的情況。

4、進(jìn)而，在鋁合金中fe的含量多的情況下，al-fe-si系結(jié)晶物容易粗大化。粗大化后的結(jié)晶物成為破裂的起點(diǎn)，因此無(wú)法對(duì)鋁合金賦予優(yōu)異的延展性或韌性，從而也無(wú)法獲得良好的塑性加工性。

5、相對(duì)于此，在所述專利文獻(xiàn)1所記載的鋁合金鍛造材及專利文獻(xiàn)2所記載的鋁合金冷軋板中，未考慮不可避免地混入的fe的影響等，從而無(wú)法充分地增加原料中廢料材的比率。

6、鑒于如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在伴隨著廢料材的再循環(huán)而fe的含量增加的情況下也具有優(yōu)異的塑性加工性的高強(qiáng)度的600系的鋁合金及包含所述鋁合金的鋁合金材。

7、[解決問(wèn)題的技術(shù)手段]

8、本發(fā)明者等人為實(shí)現(xiàn)所述目的，對(duì)含有fe的6000系鋁合金材的組成、組織與機(jī)械性質(zhì)的關(guān)系反復(fù)進(jìn)行了努力研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了獲得具有優(yōu)異的塑性加工性的高強(qiáng)度的6000系的鋁合金材，極其有效的是通過(guò)添加ni而使al-fe-ni系化合物比al-fe-si系化合物優(yōu)先結(jié)晶等，從而完成了本發(fā)明。

9、即，本發(fā)明提供一種al-mg-si-ni系合金，

10、其特征在于含有：

11、超過(guò)0wt％且為2.0wt％以下的fe、以及

12、達(dá)成0.7≦ni(wt％)/fe(wt％)≦3.5的ni。

13、本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金含有超過(guò)0wt％且為2.0wt％以下的fe，通過(guò)添加適量的ni而使al-fe-ni系化合物優(yōu)先結(jié)晶，以al-fe-si系化合物的形式結(jié)晶的si量減少，從而可有效果地抑制母相中的si固溶量的降低。其結(jié)果，可通過(guò)時(shí)效處理使足夠量的mg-si系化合物析出，從而可通過(guò)析出強(qiáng)化使鋁合金顯現(xiàn)出高強(qiáng)度。通過(guò)將ni(wt％)/fe(wt％)設(shè)為0.7以上而可確實(shí)地獲得所述作用效果，但即使添加達(dá)成ni(wt％)/fe(wt％)為3.5以上的ni也無(wú)法獲得進(jìn)一步的改善。

14、另外，本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金優(yōu)選為含有：

15、si：0.5wt％～1.4wt％、

16、mg：0.6wt％～1.7wt％、

17、ni：0.1wt％～2.5wt％、

18、fe：0.1wt％～2.0wt％，

19、剩余部分包含al以及不可避免的雜質(zhì)。

20、通過(guò)將si的含量設(shè)為0.5wt％以上，而可充分地顯現(xiàn)出固溶強(qiáng)化或時(shí)效硬化，通過(guò)將si的含量設(shè)為1.4wt％以下，而可抑制耐腐蝕性的降低或結(jié)晶物及析出物的粗大化所引起的延展性的降低。另外，通過(guò)將si的含量設(shè)為0.6wt％～0.8wt％，而可更確實(shí)地獲得這些效果。

21、另外，通過(guò)將mg的含量設(shè)為0.6wt％以上，而可形成足夠量的mg-si系析出物，從而提高強(qiáng)度及疲勞特性，通過(guò)將mg的含量設(shè)為1.7wt％以下，而可抑制成為破裂的起點(diǎn)的粗大化合物的形成。通過(guò)將mg的含量設(shè)為1.0wt％～1.4wt％，而可更確實(shí)地獲得這些效果。

22、另外，本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金優(yōu)選為包含：

23、cu：0.2wt％～1.0wt％、

24、mn：0.1wt％～0.8wt％，

25、cr：0.1wt％～0.8wt％中的任意一種以上。

26、通過(guò)添加0.2wt％～1.0wt％的cu，而可通過(guò)析出物(q相或者q'相)的形成來(lái)提高機(jī)械強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度。另外，通過(guò)添加0.1wt％～0.8wt％的mn或0.1wt％～0.8wt％的cr，而可通過(guò)al-(fe,mn,cr)-si系化合物的形成使鋁合金材高強(qiáng)度化。

27、另外，本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金優(yōu)選為包含：

28、zr：0.05wt％～0.20wt％、

29、v：0.05wt％～0.20wt％、

30、ti：0.01wt％～0.15wt％、

31、b：0.001wt％～0.05wt％中的任意一種以上。

32、通過(guò)適量含有zr、v、ti、b中的任意一種以上，而可實(shí)現(xiàn)組織的微細(xì)化或加工組織的穩(wěn)定化。

33、進(jìn)而，本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金優(yōu)選為mg(wt％)/si(wt％)為1.73以上。通過(guò)將mg(wt％)/si(wt％)設(shè)為1.73以上，而可通過(guò)時(shí)效處理使足夠量的mg-si系化合物析出，從而可通過(guò)析出強(qiáng)化使鋁合金材顯現(xiàn)出高強(qiáng)度。

34、另外，本發(fā)明還提供一種al-mg-si-ni系合金材，其特征在于包含本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金，且分散有al-fe-ni系化合物。

35、本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金材通過(guò)添加適量的ni而使fe無(wú)害化，從而成為具有優(yōu)異的塑性加工性并且為高強(qiáng)度的鋁合金材。由于al-fe-ni系化合物與al-fe-si系化合物相比不易粗大化，因此可抑制在施加應(yīng)力時(shí)成為破裂的起點(diǎn)的粗大化合物的形成。其結(jié)果，由于微細(xì)的al-fe-ni系化合物分散結(jié)晶，因此可對(duì)鋁合金賦予優(yōu)異的塑性加工性以及韌性。

36、在本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金材中優(yōu)選為具有0.2％屈服強(qiáng)度為300mpa以上、斷裂伸長(zhǎng)率為12％以上的拉伸特性。通過(guò)al-mg-si-ni系合金材具有300mpa以上的0.2％屈服強(qiáng)度以及12％以上的伸長(zhǎng)率，從而也可適宜用于要求高可靠性的構(gòu)造構(gòu)件。另外，由于保證了充分的延展性且具有優(yōu)異的塑性加工性，因此可制成擠出材、壓延材及鍛造材等塑性加工材。

37、另外，在本發(fā)明的al-mg-si-ni系合金材中優(yōu)選為由德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(verbandder?automobilindustrie，vda)238-100規(guī)定的vda彎曲試驗(yàn)的極限彎曲角度為50°以上。通過(guò)al-mg-si-ni系合金材的vda彎曲試驗(yàn)的極限彎曲角度處于50°以上，而可實(shí)施要求大幅度的塑性變形的加工工序。

38、[發(fā)明的效果]

39、根據(jù)本發(fā)明，可提供一種即使在伴隨著廢料材的再循環(huán)而fe的含量增加的情況下也具有優(yōu)異的塑性加工性的高強(qiáng)度的600系的鋁合金及包含所述鋁合金的鋁合金材。