汽車輕量化技術(shù)-鋁合金課件

汽車輕量化技術(shù)

鋁合金汽車輕量化技術(shù)

鋁合金主要內(nèi)容汽車輕量化背景1鋁合金基礎(chǔ)知識2汽車用鋁合金現(xiàn)狀3鋁合金汽車板工藝4輕量化發(fā)展方向5主要內(nèi)容汽車輕量化背景1鋁合金基礎(chǔ)知識2汽車用鋁合金現(xiàn)狀3鋁一、汽車輕量化背景1.1輕量化的必然性汽車質(zhì)量每減輕１%，可節(jié)省燃料消耗0.6％~1.0%；車輛每減重100kg，CO2排放量可減少約5g/km，在轎車中每使用1kg鋁，可在其使用壽命期內(nèi)減少20kg尾氣排放；汽車尾氣排放與油耗成正相關(guān)；現(xiàn)有汽車越來越高級化，附加裝置也越來越多。同樣使得輕量化成了必然。一、汽車輕量化背景1.1輕量化的必然性1.2汽車輕量化的主要對象由表2可以知：發(fā)動機、底盤、車身及內(nèi)外裝占轎車總質(zhì)量的比例較大,減重潛力也較大。轎車車身是轎車中重量較大的部件，約占汽車總重量的30％，所以車身的鋁化舉足輕重。表2轎車各部分的質(zhì)量比例名稱發(fā)動機底盤（除傳動系）車身傳動系內(nèi)裝外裝其他質(zhì)量比例（%）10~1519~2420~285~1020~258~131.2汽車輕量化的主要對象名稱發(fā)動機底盤（除傳動系）車身傳鋁合金車身板的應(yīng)用及減重效果鋁合金車身板的應(yīng)用及減重效果1.3輕量化的手段(1)優(yōu)化汽車車身框架結(jié)構(gòu)；(2)用高強度輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料。主要有：1.高強度鋼板2.鋁合金3.鎂合金4.鈦合金5.高分子材料6.新型復(fù)合材料1.3輕量化的手段二、鋁合金基礎(chǔ)知識2.1鋁合金的特點：鋁的密度?。?.7g/cm3），約為鋼（7.8g/cm3）的1/3。用鋁合金代鋼鐵可減重50%左右,由于鋁的表面易氧化形成致密而穩(wěn)定的氧化膜（鈍化），所以耐蝕性好。鋁有較好的鑄造性，由于鋁的融化溫度低，流動性好，易于制造各種復(fù)雜形狀的零件。鋁中加入一種或幾種元素后即構(gòu)成鋁合金，鋁合金相對于純鋁可以提高強度和硬度，除固溶強化外，有些鋁合金還可以熱處理強化，使有些鋁合金的抗拉強度可超過600MPa。導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率是鋼的3倍。二、鋁合金基礎(chǔ)知識2.1鋁合金的特點：2.2鋁合金分類根據(jù)合金元素和加工工藝特性，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。2.2鋁合金分類2.3純鋁與鋁合金牌號表2純鋁與鋁合金牌號2.3純鋁與鋁合金牌號2.4鋁及鋁合金的分類2.4鋁及鋁合金的分類2.5鋁及鋁合金材料分類2.5鋁及鋁合金材料分類2.6鋁合金基礎(chǔ)代號變形鋁及鋁合金狀態(tài)代號命名的基本原則基礎(chǔ)狀態(tài)代號用一個英文大寫字母表示；細分狀態(tài)代號采用基礎(chǔ)狀態(tài)代號后跟一位或多位阿拉伯?dāng)?shù)字表示2.6鋁合金基礎(chǔ)代號2.7鋁及鋁合金熱處理分類鋁及鋁合金熱處理回歸均勻化退火退火成品退火中間退火過時效欠時效自然時效人工時效多級時效時效固溶淬火離線淬火在線淬火一次淬火階段淬火立式淬火臥式淬火2.7鋁及鋁合金熱處理分類鋁及鋁合金熱處理回歸均勻化退火退退火

產(chǎn)品加熱到一定溫度并保溫到一定時間后以一定的冷卻速度冷卻到室溫。通過原子擴散、遷移，使之組織更加均勻、穩(wěn)定、，內(nèi)應(yīng)力消除，可大大提高材料的塑性，但強度會降低。固溶淬火處理

將可熱處理強化的鋁合金材料加熱到較高的溫度并保持一定的時間，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到鋁基體中，形成過飽和固溶體，然后以快冷的方法將這種過飽和固溶體保持到室溫，它是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，因處于高能位狀態(tài)，溶質(zhì)原子隨時有析出的可能。但此時材料塑性較高，可進行冷加工或矯直工序。退火時效

經(jīng)固溶淬火后的材料，在室溫或較高溫度下保持一段時間，不穩(wěn)定的過飽和固溶體會進行分解，第二相粒子會從過飽和固溶體中析出（或沉淀），分布在α（Al）鋁晶粒周邊，從而產(chǎn)生強化作用稱之為析出（沉淀）強化。回歸時效型合金在時效強化后，于平衡相或過渡相的固溶度曲線以下某一溫度加熱，時效硬化現(xiàn)象會立即消除，硬度基本上恢復(fù)到固溶處理狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為回歸。合金回歸后，再次進行時效時，仍可重新產(chǎn)生硬化，但時效速度減慢，其余變化不大。時效三、汽車用鋁合金現(xiàn)狀3.1在汽車上的應(yīng)用范圍鑄造鋁合金與變形鋁合金都在汽車中獲得了應(yīng)用，但是以前者為主。當(dāng)前鋁合金的鑄件主要用于制造發(fā)動機零部件、殼體類零件和底盤上的其他零件。如轎車發(fā)動機缸體、缸蓋、離合器殼、保險杠、車輪、發(fā)動機托架等幾十種零件。變形鋁合金適合壓力加工，通過冷變形和熱處理可使其強度進一步提高?？芍瞥砂宀摹⒐懿摹舨囊约案鞣N形狀的型材。變形鋁合金主要用于汽車車身。包括：發(fā)動機罩、車頂棚、車門、翼子板、行李箱蓋、地板、車身骨架及覆蓋件。過去用于轎車車身的鋁合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、Al-Mg(5000系)anAl-Mg-Si(6000系)三大系列三、汽車用鋁合金現(xiàn)狀3.1在汽車上的應(yīng)用范圍汽車輕量化技術(shù)-鋁合金課件除標準鋁合金外，一些鋁合金公司與汽車制造者還研發(fā)了一批具有某些特殊性能的非標準鋁合金。常用標準汽車鋁合金如下表所示。1×××系~8×××系在汽車制造中都或多或少的獲得了應(yīng)用。C:\Users\Administrator\Desktop\汽車制造中常用鋁合金.docx汽車制造中常用鋁合金.docx除標準鋁合金外，一些鋁合金公司與汽車制造者還研發(fā)了一批具有某在美國，95%以上的油罐車用鋁材料制造美國生產(chǎn)的全鋁自卸車在美國，95%以上的油罐車用鋁材料制造美國生產(chǎn)的全鋁自卸車美鋁與宇通合作研發(fā)的新一代節(jié)能環(huán)保大巴的鋁合金擠壓框架結(jié)構(gòu)。全鋁公用全鋁公共汽車鋁件的減重效果標示圖。與鋼結(jié)構(gòu)相比，框架、輪轂。車身鈑金件、內(nèi)飾件分別減重800kg、170kg、550kg、400kg，合計減重量近2噸。減重近46%。美鋁與宇通合作研發(fā)的新一代節(jié)能環(huán)保大巴的鋁合金擠壓框架結(jié)構(gòu)。美鋁公司和宇通公司合作研發(fā)的全鋁公共汽車用鋁部位圖美鋁公司和宇通公司合作研發(fā)的全鋁公共汽車用鋁部位圖沃爾沃S70的車門外板寶馬M3的發(fā)動機蓋板使用NovelisFusionAF350生產(chǎn)的汽車車門內(nèi)板沃爾沃S70的車門外板寶馬M3的發(fā)動機蓋板使用Novelis全鋁轎車車身空間框架示意圖奧迪的空間框架鋁合金車身結(jié)構(gòu)技術(shù)鋁合金車身結(jié)構(gòu)全鋁轎車車身空間框架示意圖奧迪的空間框架鋁合金車身結(jié)構(gòu)技術(shù)鋁汽車輕量化技術(shù)-鋁合金課件沃爾沃越野車縱梁寶馬汽車后車架奧迪公司的油底殼奧迪公司的側(cè)面車架沃爾沃越野車縱梁寶馬汽車后車架奧迪公司的油底殼奧迪公司的側(cè)面國外品牌汽車鋁合金防撞梁、吸能盒國外品牌汽車鋁合金防撞梁、吸能盒3.2應(yīng)用現(xiàn)狀國外的應(yīng)用現(xiàn)狀美國：1994年用鋁量為87kg/輛，2000年達到116kg/輛，2006年達到了145kg/輛。2000年到2006年6年中的年平均增長率為3.7％。3.2應(yīng)用現(xiàn)狀同期（2006年），歐洲、日本輕型汽車中的用鋁量分別為259.28磅/輛（117.6kg/輛）和251.33磅/輛（114.0kg/輛），6年中的CAGR分別為5％和3％，可見，在過去的幾年當(dāng)中，歐洲是汽車用鋁發(fā)展最為迅速的地區(qū)。在近年來出現(xiàn)的全鋁車身以及鋁密集型汽車中，鋁的比例越來越高。以福特P2000為例：其在白車身和外板上均使用鋁合金。用鋁量達到了332kg。奧迪A8則達到了創(chuàng)紀錄的546kg。同期（2006年），歐洲、日本輕型汽車中的用鋁量分別為259車身板用鋁合金：用鋁合金材料來制造汽車車身板,要求既具有一定的強度性能,又具有良好的沖壓成形性能,還要具有良好的焊接性能、抗腐蝕性能,可以在涂漆后的烘烤期間發(fā)生完全的沉淀硬化作用。車身框架用鋁合金：近年來提出的全鋁車身結(jié)構(gòu)中，車體結(jié)構(gòu)上大多數(shù)采取無骨架式結(jié)構(gòu)和空間框架式結(jié)構(gòu),以鋁擠壓型材為主體的空間框架結(jié)構(gòu)大有發(fā)展前途。擠壓型材主要是采用空心材。車身板用鋁合金：2×××系鋁合金2000系鋁合金屬于Al-Cu-Mg系，具有優(yōu)良的鍛造性、高的強度、良好的焊接性能，可熱處理強化等特點。但其抗蝕性比其他鋁合金的差。2000系合金中，2036合金已廣泛用于生產(chǎn)車身板。目前2036和2022合金已部分用于汽車車身板材,如法國貝西內(nèi)公司2000系的AU2G-T4,美國雷伊路菲公司的2036-T4等。2×××系鋁合金5×××系鋁合金5000系合金中Al-Mg合金具有良好的抗腐蝕性和焊接性能,但退火狀態(tài)的Al-Mg合金在加工變形時可能產(chǎn)生呂德斯線和延遲屈服,因此主要用于車身內(nèi)板等形狀復(fù)雜的部位。目前,HANV金屬公司開發(fā)的HANV5182-O材料、美國ALCOA公司開發(fā)的X5085-O及5182-O等材料已用于汽車車身內(nèi)板。5×××系鋁合金6×××系鋁合金6000系鋁合金強度高，塑性好，具有優(yōu)良的耐蝕性，綜合性能好。美國70年代就研制了6009和6010汽車車身板鋁合金,塑性好,成形后經(jīng)噴漆烘烤可實現(xiàn)人工時效強化獲得更高的強度,用于汽車的內(nèi)外層壁板,目前已在轎車上廣泛使用。AudiA8的車身板,即采用了本系鋁合金。另外為增強汽車的緩沖能力和增強抗疲勞強度,德國VAW、日本KOK、中國西南鋁加工集團均以此系合金為基礎(chǔ),研制和開發(fā)了高性能的汽車用鋁板和鋁型材。這種復(fù)雜斷面形狀的鋁合金型材,不僅具有質(zhì)量輕、強度高和抗沖擊性好等特點,而且具有很好的擠壓成形性能,容易制作,所以在汽車上將得到廣泛應(yīng)用。目前,國外鋁制車體大型材用鋁合金主要采用6000系列合金,如：6009、6010、6111、6181A等,美國汽車制造商多選用具有較高強度的6111,歐洲更多采用具有較好成形性能的6016。日本為了達到緩沖目的、增加抗沖擊強度,十分注重使用6000系的高強度合金“口”、“日”、“目”、“田”字形狀的薄壁和中空型材,研制開發(fā)高性能的汽車用鋁板和增強緩沖性能的鋁擠壓型材。6×××系鋁合金美國通用公司的IMPACT牌轎車車身是鋁材制造的。整個車身零件僅168種（原型為225種，最少的也有200種以上）沖壓件占40%,車身有2000個焊點,120個鉚接點,質(zhì)量僅134kg。IMPACT的基本結(jié)構(gòu)是一個被擠壓的鋁制模型，其大部分由高強度膠粘劑和常規(guī)焊接來粘合。美國德國：奧迪車系早在1994年奧迪汽車公司開發(fā)了第一代AudiA8全鋁空間框架結(jié)構(gòu)（ASF），ASF車身超過了現(xiàn)代轎車鋼板車身的強度和安全水平，但汽車自身的重量減輕了大約40%。隨后于1999年在這里誕生的奧迪A2，成為首批采用該技術(shù)的量產(chǎn)車。該車車身采用全鋁空間框架，前柱采用高壓鑄鋁新技術(shù)制成。它的車身重895kg，比這種型式同樣大小的車的通常重量輕150kg。燃油消耗也低于那些相似性能的車。德國：奧迪車系奧迪A2第二代鋁合金ASF車身奧迪A8第一代鋁合金ASF車身新奧迪A8第二代鋁合金ASF車身奧迪A2第二代鋁合金ASF車身奧迪A8第一代鋁合金ASF2011年奧迪A8整個白車車身300.7kg，相當(dāng)于普通B級車身質(zhì)量的80%。車身鋁合金板鈑金件47.6%；車身擠壓型材結(jié)構(gòu)件18.5%；車身鑄造鋁合金連接件27%；其他6.9%；鋁合金板鈑金件155件；擠壓鋁型材件30件；鑄鋁件25件。2011年奧迪A8整個白車車身300.7kg，相當(dāng)于普通B級在全新一代A8上，ASF車身也經(jīng)過了改良，部分鋁合金的厚度比老款的更薄，車身重量也因此降低了6.5kg。此外，新奧迪A8的車身在更輕的同時，整體剛性也比老款提升了25%左右。在全新一代A8上，ASF車身也經(jīng)過了改良，部分鋁合金的厚度比ASF車身在構(gòu)造上遵循了仿生學(xué)原理，從自然界中吸取靈感。車身骨架由鋁質(zhì)的擠壓型材和壓鑄零件構(gòu)成。ASF車身在構(gòu)造上遵循了仿生學(xué)原理，從自然界中吸取靈感。車身由鋁擠壓成型的多種盒形斷面的梁構(gòu)成空間框架,稱為ASF。這種梁有直的也有彎曲的,梁的壁厚比相同尺寸的鋼要增加一倍。ASF全鋁車身的各部件通過沖壓鉚接、自攻螺釘和粘結(jié)等方式連接，組裝自動化水平已達80%由鋁擠壓成型的多種盒形斷面的梁構(gòu)成空間框架,稱為ASF。這日本：日本的NSX超級跑車NSX于1991款車型正式發(fā)售，首批量產(chǎn)車型配置全鋁底盤和車身，在保持和鋼制車身同等強度下，自重卻減輕了200kg。日本：日本的NSX超級跑車國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀：我國已經(jīng)成為世界汽車工業(yè)大國，2012年我國汽車總產(chǎn)量將超過1800萬輛。因此汽車車身用鋁的研究和開發(fā)必將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。國內(nèi)單車的鋁合金用量在6％左右，與國外還有一定的差距，基本以鑄造鋁合金為主。由于成本、零部件資源等因素的限制，變形鋁合金（鍛造鋁合金和鋁合金板材）的應(yīng)用受到一定的制約。國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀：國內(nèi)汽車用鋁材發(fā)展的也不平衡，鋁輪轂發(fā)展過熱，汽車車身板材基本屬于空白。我國汽車車身用鋁還處于研制、引進、吸收、消化的階段。因此我國的汽車工業(yè)必須瞄準國際先進水平,對汽車用鋁合金的性能和生產(chǎn)工藝進行更深入的研究開發(fā)。隨著合金加工技術(shù)和新型合金的不斷開發(fā),變形鋁合金應(yīng)用一定會越來越多，技術(shù)也更加成熟。汽車輕量化技術(shù)-鋁合金課件車身重量僅有450kg，最高車速可達85公里/小時；一次充電4小時可行駛150公里，而耗電卻只有6度。這輛由蘇州市奧杰汽車技術(shù)有限公司自主研發(fā)的全新電動汽車亮相2010年第六屆北京國際電動汽車展覽會。由于是國內(nèi)首款采用鋁制骨架車身的電動汽車，該車一經(jīng)發(fā)布立即受到業(yè)內(nèi)關(guān)注。車身重量僅有450kg，最高車速可達85公里/小時；一次充電四、鋁合金汽車板工藝4.1鋁合金汽車板的性能要求良好的力學(xué)性能與成形性一定的抗時效穩(wěn)定性良好的烘烤硬化性高的抗凹痕性良好的翻邊延性較好的表面光鮮性良好的表面處理及涂裝性能四、鋁合金汽車板工藝4.1鋁合金汽車板的性能要求常用鋁合金汽車車身板的種類２系合金是可熱處理強化合金，具有良好的成形性和較高的強度，但抗蝕性差，烘烤硬化能力低，主要用于汽車內(nèi)板；5系合金是非熱處理強化合金，鋁板沖壓成形后表面容易起皺，且延展性和彎曲能力也有所欠缺，多用于內(nèi)板；6系合金是可熱處理強化合金，具有良好的成形性、烘烤硬化性，是目前汽車板材的主要研究方向。常用鋁合金汽車車身板的種類表4-1汽車車體用鋁合金國際牌號和化學(xué)成分（質(zhì)量%）表4-1汽車車體用鋁合金國際牌號和化學(xué)成分（質(zhì)量%）應(yīng)用于汽車車身的6系和5系鋁合金對比如前所述，鋁合金汽車車身板材主要有6系和5系合金，典型牌號有6016、6111、6022、6181、5052、5182、5754等鋁合金；轎車用鋁板厚度規(guī)格一般為0.7~2.0mm左右。（1）6系A(chǔ)l-Mg-Si(-Cu)合金Al-Mg-Si-(Cu)系合金由于具有較高的強度及較好的成形性能而廣泛應(yīng)用于汽車面板等領(lǐng)域。對這類合金的要求，是在烤漆前具有較好的塑性及在烤漆過程中具有較高的沉淀硬化能力，即具有較高的烤漆硬化響應(yīng)。Al-Mg-Si-(Cu)合金是可熱處理強化的鋁合金，具有成形性好、耐蝕性強、強度高和較好的耐高溫等性能。鋁合金汽車車身板材料，除上述幾個優(yōu)點外，主要考慮該類板材在沖壓成形后經(jīng)油漆烘烤強度會提高，具有烤漆硬化能力。此外，Al-Mg-Si合金T4態(tài)板材的屈服強度和抗拉強度與鋼板相近，n值超過鋼板。應(yīng)用于汽車車身的6系和5系鋁合金對比如前所述，鋁（2）5系鋁合金

5系鋁合金（Al-Mg系合金）是不可熱處理強化的鋁合金，具有中等強度、耐蝕性好、較好的加工性能及良好的焊接性能等特點。

在Al-Mg系合金中，Mg固溶于鋁基體中，形成固溶強化效應(yīng)使該合金在強度、成形性能和抗腐蝕性等具有普通碳鋼板的優(yōu)點，可用于汽車內(nèi)板等形狀復(fù)雜的部位。但Al-Mg系合金板材在室溫放置后，在拉伸時容易出現(xiàn)Luders伸長，沖壓成形后表面起皺，影響外觀質(zhì)量；延展性和彎曲能力也會由于Fe含量的增加而惡化，經(jīng)歷烤漆容易出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。

Al-Mg系合金用作汽車車身板的缺點：延遲屈服和勒德斯線。當(dāng)晶粒尺寸＞100μm時，板材易出現(xiàn)“桔皮效應(yīng)”。（2）5系鋁合金表4-2鋁合金和冷軋鋼板力學(xué)性能和沖壓成形性能表4-2鋁合金和冷軋鋼板力學(xué)性能和沖壓成形性能歐洲常用含Cu量較低的AA6016合金，北美常用含Cu量高的AA6111合金，目前這兩種合金都存在著成形性較差的問題，不適合作成形性要求較高的內(nèi)面板材料。6022合金含有較低的合金元素，具有比AA6016，AA6111合金更好的成形性及耐腐蝕性，被認為既可以做車身外面板材料又可做內(nèi)面板材料，已用于Plymouthprowler等的車身板。歐洲常用含Cu量較低的AA6016合金，北美常用含Cu表4-3歐洲與北美汽車覆蓋件用鋁情況歐洲北美表4-3歐洲與北美汽車覆蓋件用鋁情況歐洲北美綜合相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)出應(yīng)用于汽車車身板的成品板材的性能要求：（a）T4(p)狀態(tài)下屈服強度：90~140MPa抗拉強度：220~285MPa延伸率（總）：≥20%n值：≥0.27（拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)）r值：≥0.65（0°）（塑性應(yīng)變比）≥0.40（45°）≥0.55（90°）（b）預(yù)變形2%+烘烤后屈服強度：160~260MPa綜合相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)出應(yīng)用于汽車車身板的成品板材的性能要求：鑄錠軋制成薄板并進行固溶處理沖壓烤漆板材生產(chǎn)廠汽車生產(chǎn)廠2周以上（運輸、倉儲）4.2鋁合金車身板的生產(chǎn)過程鑄錠軋制成薄板并進行固溶處理鋁加工廠生產(chǎn)ABS板、帶材的典型工藝流程示意圖鋁加工廠生產(chǎn)ABS板、帶材的典型工藝流程示意圖汽車廠用ABS制造AVT車身工藝流程示意圖汽車廠用ABS制造AVT車身工藝流程示意圖ABS全連續(xù)生產(chǎn)線示意圖ABS全連續(xù)生產(chǎn)線示意圖6系鋁合金板材加工過程中的組織演變6系鋁合金板材加工過程中的組織演變半連續(xù)鑄錠冷軋板沖壓制品T4(p)狀態(tài)下合金為平均晶粒尺寸為~20m的等軸晶半連續(xù)鑄錠冷軋板沖壓制品T4(p)狀態(tài)下合金為平均晶粒尺寸為4.3合金成分的選取合金設(shè)計目標：T4/T4P狀態(tài)下較高的成形性能；烤漆后有高的強度；可控制的預(yù)處理工藝；固溶與預(yù)時效之間的時間可以盡量長；預(yù)時效的效果要盡量長。6111類合金：含Cu較高，烤漆硬化后的強度高，但深沖性能不佳。該類合金主要在北美地區(qū)生產(chǎn)及使用。6016類合金：含Cu量很低，深沖性能好，但烤漆硬化后的強度比6111類合金低。該類合金在歐洲、日本得到廣泛的應(yīng)用。6022類合金，基本不含Cu，對鐵元素的含量控制較嚴格，深沖性能好，但烤漆硬化能力較低、成本相對較高。4.3合金成分的選取合金設(shè)計目標：Si：增加Si含量，合金的硬化速度加快并且峰值變大；提高合金的鑄造和焊接流動性及耐磨性。Mg：增加Mg含量，由預(yù)時效（T4P）產(chǎn)生的軟化效應(yīng)會隨之增大，有利于合金成形；Mg還能提高合金的抗蝕性和可焊性。

Si和Mg形成強化相Mg2Si，其平衡重量比為Mg:Si=1.73。每增加0.1%Mg2Si強度峰值增加5MPa，延伸率少量增加。每增加0.1%初生硅，強度峰值增加10-15MPa，延伸率下降0.25%。Mg含量過高會降低Mg2Si在α固溶體中的溶解度，過剩Si不影響Mg2Si的溶解度。Cu：加入Cu元素，促進β’’相形核，β’’相密度增加，改善烘烤性能，同時CuAl2和CuMgAl2也參與時效硬化作用，合金強度更高。Cu含量的增加會降低合金的抗蝕性。為了控制抗腐蝕性能，歐洲：Cu＜0.2%，日本：Cu＜0.1%；為高強度，北美：0.7%Cu的AA6111合金。應(yīng)用于汽車車身板的6系合金中合金元素的作用Si：增加Si含量，合金的硬化速度加快并且峰值變大；提高合Mn：加速板條狀的β-AlFeSi相向魚骨狀的α-AlFeSi相轉(zhuǎn)化，同時促進Mg2Si

粒子均勻分布，提高合金的強度、韌性和耐蝕性。Fe：和合金其它元素形成金屬間化合物，提高含量會增加含鐵相數(shù)量，合金力學(xué)性能、彎曲能力下降，不利于加工。另外，鋁合金的回收利用可能是廢料中Fe超標導(dǎo)致其不可應(yīng)用。汽車車身板材料中，含鐵量要嚴格控制。微量Cr、Ti：提高再結(jié)晶溫度，抑制再結(jié)晶，控制再結(jié)晶晶粒的大小，并能增加人工時效后的耐蝕性。稀土：能細化晶粒，減少合金中的氣體和雜質(zhì)，加速時效過程，提高塑性

和強度，并改善表面性能。Mn：加速板條狀的β-AlFeSi相向魚骨狀的α-AlFe4.4均勻化退火制度的確定均勻化處理的目的：消除共晶；使類化合物向類化合物轉(zhuǎn)變等。溫度對不同合金元素擴散系數(shù)的影響4.4均勻化退火制度的確定均勻化處理的目的：溫度對不同合金4.5合金板材的成形性能加工工藝T4狀態(tài)下：織構(gòu)類型織構(gòu)分布晶粒形狀晶粒尺寸組織均勻性強化相的析出狀態(tài)6xxx系鋁合金的成形性能4.5合金板材的成形性能加工工藝T4狀態(tài)下：6xxx熱軋：

再結(jié)晶織構(gòu)；

終軋溫度（打卷溫度）化合物的破碎（類化合物、類化合物等）。冷軋：退火溫度變形織構(gòu)；板型控制剪切帶光學(xué)組織：強烈的織構(gòu)帶W-垂直于軋制方向經(jīng)20%拉伸變形后，兩種不同銳度織構(gòu)的波度；f(g)max–表明織構(gòu)對起皺的影響熱軋：光學(xué)組織：強烈的織構(gòu)帶W-垂直于軋制方向經(jīng)20%拉伸變在生產(chǎn)中，冷軋的最后道次采用壓光機小壓下量軋制（小壓下力），以調(diào)整板材的變形毛化紋路。在生產(chǎn)中，冷軋的最后道次采用壓光機小壓下量軋制（小壓下力），MF（MillFinish):光面（冷軋態(tài)），一般在北美地區(qū)使用。EDT（ElectronDischargeTexture）：電火花鈍化紋理。使用專用的紋理工作輥產(chǎn)生EDT表面紋理，作為冷軋最后道次，壓下率＜4%，板材達到規(guī)定的規(guī)格要求。EDT處理的好處：（1）板材具有各向同性，對成形性能沒有方向性的影響；（2）潤滑單元（lubricationpockets）建立的靜壓力，好處有:(a)低且有規(guī)律的摩擦系數(shù)；(b)比MF有更好的成形性；(c)提高沖壓車間工作效率；(d)減少工具表面附著物；(e)更加穩(wěn)定的壓力參數(shù)。（3）提高涂漆后的表面質(zhì)量以及零件的匹配性。EBT（ElectronBeamTexture）：電子束鈍化處理。相比于EDT，紋理結(jié)構(gòu)更加規(guī)則。EBT具有規(guī)則的獨立區(qū)，這和經(jīng)過EBT處理的板材表面形貌及表面粗糙度相同，獨立的區(qū)域具有更大的容積可以存儲潤滑劑，降低擦傷敏感性，不影響摩擦行為。同時，使漆分布分布更加均勻。MF（MillFinish):光面（冷軋態(tài)），一般在北美地汽車輕量化技術(shù)-鋁合金課件4.6固溶處理固溶處理的目的：再結(jié)晶；獲得細小、均勻的等軸晶；使化合物盡可能地溶入基體，獲得過飽和度；產(chǎn)生大量的晶格缺陷，為時效提供場所等。固溶處理的基本參數(shù)：加熱溫度、保溫時間、隨后的淬火速率等。4.6固溶處理固溶處理的目的：6×××系鋁合金ABS固溶處理示意圖6×××系鋁合金ABS固溶處理示意圖4.8板材的預(yù)時效Rp0.2烘烤硬化性T4態(tài)下Cluster尺寸鑄錠軋制成薄板并進行固溶處理沖壓

烤漆

材料生產(chǎn)廠汽車生產(chǎn)廠兩周以上（運輸、倉儲）6xxx系鋁合金時效析出序列：(ssss)clusters/GP區(qū)

+Q

+Si預(yù)處理4.8板材的預(yù)時效Rp0.2烘烤硬化性T4態(tài)下ClusteAl-Mg-Si(-Cu)合金的自然時效的本質(zhì)

在自然時效狀態(tài)下形成大量的Si–Vacancy原子簇，不能成為的形核核心；Si–Vacancy原子簇的形成，消耗了大量的空位，延遲了時效過程；提高強度，降低了成形性能；烤漆后強度上升幅度很小，甚至降低。Al-Mg-Si(-Cu)合金的自然時效的本質(zhì)在自然時T4態(tài)板材組織若預(yù)時效過程中形成的相與位錯之間的關(guān)系是繞過型的，那么能促進位錯的增殖，也會促進加工硬化；可調(diào)整溶質(zhì)原子的狀態(tài)，即不容易發(fā)生clustering，又能保證較高的n值。預(yù)時效T4/T4P態(tài)的屈服強度、n值T4態(tài)板材組織若預(yù)時效過程中形成的相與位錯之間的關(guān)系是繞過型提高6×××系鋁合金汽車外鈑金件烘烤性能的兩種熱處理示意圖提高6×××系鋁合金汽車外鈑金件烘烤性能的兩種熱處理示意4.9板材的表面處理表面處理的目的（1）有利于吸附潤滑劑，很好地沖壓成形；（2）增強板材與油漆的結(jié)合，形成牢固的漆層；（3）易于后續(xù)加工。表面處理過程：MF/EDT/EBT+清洗（堿洗+酸洗）+轉(zhuǎn)化處理+潤滑堿洗：限于槽洗；酸洗：硫酸+磷酸+氫氟酸，濃度＜＜5%，酸洗溫度：50~70℃；化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層：鉻化膜：性能好，但有毒；

鋯/鈦類轉(zhuǎn)化膜：Alodine類、Garbond類、Envirox類；

陽極氧化涂層：薄的阻擋層，和化學(xué)法相當(dāng)，導(dǎo)電，可以焊接；厚些的阻擋層+多空層。4.9板材的表面處理表面處理的目的（1）有利于吸附潤滑劑，潤滑：板材要沖壓成三維部件，因此，板材均經(jīng)過預(yù)潤滑。部件沖壓是汽車生產(chǎn)的第一階段，在安裝、焊接、車身噴漆之前）。潤滑劑：采用工業(yè)油，主要在北美使用，這和軋制面MillFinish表面聯(lián)合使用。干潤滑膜：蠟類型潤滑劑，主要在歐洲使用，這和粗毛化的各向同性表面紋理（如EDT）聯(lián)合使用干潤滑膜優(yōu)勢：增加深沖性能；對于難加工部件，使用較多的潤滑劑；運輸及存儲過程中更穩(wěn)定；裝卸更容易；聯(lián)接及噴漆工藝的相容性與潤滑油的一致。缺點：需要根據(jù)不同模具設(shè)計采用不同的潤滑劑；在模具內(nèi)堆積，定期清理；焊接較困難；潤滑：板材要沖壓成三維部件，因此，板材均經(jīng)過預(yù)潤滑。部件沖壓日本、美國及歐洲乘人車用鋁合金板及