一种车身用铝合金板材制造技术

本发明专利技术属于铝合金板材技术领域，具体提供了一种车身用铝合金板材。所述铝合金的成分及其质量百分比含量为：Si?0.5~0.8wt.%，Mg?0.6~1.2wt.%，Cu?0.6~1.1wt.%，Mn?0.15~0.3wt.%，其余为Al和微量杂质，所述微量杂质的组成为：Fe<0.3wt.%，Zn<0.2wt.%，Ti<0.1wt.%，Cr<0.2wt.%；且Mg和Si的质量比在1~2之间；将上述铝合金固溶淬火处理后在20分钟内进行热处理，热处理温度为100℃~150℃，热处理时间10分钟~2小时。上述车身用铝合金板材在烤漆后具有更高的强度且热暴露下性能稳定，同时在烤漆前仍然具有较好的加工成形性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金板材领域，涉及一种具有良好冲压成形性和烘烤硬化性能的新型汽车车身用铝合金板材。
技术介绍
由于轻量化在交通运输工具节能和减排方面的关键作用，近年来轻质材料在汽车领域得到了广泛的应用。与传统钢材相比，铝合金密度低、抗蚀性优良且易于回收，因此铝合金在汽车上的应用逐年增加。目前，用于冲压成型的汽车车身铝合金板材主要是三个牌号的铝合金AA6016，AA6022和AA6111。这些合金主要是在铝中加入镁元素和硅元素形成的。AA6111合金中还加入了铜元素以增大合金的强度。另一个重要的特点是这些合金的镁元素和硅元素的含量比都小于1，甚至小于0.5。例如国内公开号为CN102031431A的专利技术专利“汽车覆盖件用6000系高性能铝合金板及其制造方法”，授权专利号为ZL200910043311. 5的专利技术专利“提高6 X X X系铝合金薄板加工成形性与烘烤硬化性能的热处理方法”，授权专利号为ZL 200610046027. X的专利技术专利“改善6111铝合金汽车板成形性及烘烤硬化性的预热处理工艺”以及2000年公布的专利号WO 00/70115和2005年公布的专利号WO 2005/071127等与汽车车身板热处理相关的专利技术专利中，具体实施的铝合金中硅元素含量均远大于镁元素含量。以上的合金成分设计与铝合金车身的制造过程有关。一般铝合金在工厂经铸造、均匀化、热轧、退火和冷轧后制备成薄板材，然后经预热处理(T4P)后打卷运送至汽车厂。这些板材在汽车厂经冲压成型并喷漆后转移到烘箱内进行烤漆处理。以上生产过程要求铝合金薄板材易于冲压而在烤漆过程中强度得到大幅提升以获得良好的抗凹陷性能。一般情况下烤漆温度在160-190度之间且时间在30分钟以内。因此这就要求选用的铝合金在烤漆过程中能够快速强化，而硅含量过剩的6X X X系铝合金正好具有这一特点。作为一种典型的析出强化铝合金，硅含量过剩(镁硅含量比小于I)的6X X X系铝合金具有更快的析出动力学，能够在短时间内大量形成单斜结构的GP区和^ 〃前驱相。固溶和淬火处理后再对该类合金进行稳定化处理，室温放置两周以上合金的强度略微增加且在烤漆过程仍能快速强化。经不同的热处理工艺制造的铝合金板，性能的优劣差别很大。现在汽车行业的发展对车身用铝合金板材提出了更高的要求，尤其是同新一代钢材相比铝合金板材具有较多劣势。首先客户对碰撞安全性的重视要求汽车车身具有更高的强度，而目前使用的铝材在经烤漆处理后强度大多低于250Mpa或更低。其次目前使用的高硅含量6X X X系铝合金虽然具有较快的析出动力学，但硅含量高也易造成这些合金在使用过程中的热暴露下(特别是散热器、水箱和排气管处)内部的强化相易于粗化而强度降低。另外高硅含量的合金在热暴露下晶界处还易于析出尺寸较大的硅颗粒，引起耐蚀性能和断裂韧性的下降，这些因素会造成服役安全和寿命系数降低。综合以上分析，开发出一种具有同样快速的烤漆强化性能但烤漆后强度更高，抗凹陷性能更好，且在热暴露下更稳定的新型铝合金非常重要。这样我们不仅可以获得一种新的铝合金车身用板材供汽车厂选取，还将增强轻量化铝合金板材与传统钢材的竞争力，促进铝合金在汽车车身上的广泛应用。而且用此新材料制造的汽车在环境温度较高的地区(如中东)更显优势。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种车身用铝合金板材，使用该类铝合金制备的板材在烤漆后具有更高的强度且热暴露下性能稳定，同 时在烤漆前仍然具有较好的加工成形性倉泛。为实现上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案一种车身用铝合金板材，所述铝合金的成分及其质量百分比含量为SiO. 5 0. 8wt. %，MgO. 6 I. 2wt. %，CuO. 6 I. Iwt. %，MnO. 15 0. 3wt. %，其余为 Al 和微量杂质，所述微量杂质的组成为Fe<0. 3wt. %，Zn〈0. 2wt. %，Ti〈0. lwt. %，Cr〈0. 2wt. % ;且 Mg 和 Si 的质量比在广2之间；将上述铝合金固溶淬火处理后在20分钟内进行热处理，热处理温度为IOO0C 150°C，热处理时间10分钟 2小时。所述招合金中Mg、Si和Cu的质量总百分含量优选低于2. 5wt. %。所述铝合金中Si和Cu相对于Mg的质量比[(Si+0. 5 X Cu) /Mg]优选大于0. 8。所述热处理温度优选为120°C ^150°C，热处理时间优选为5分钟 30分钟。下面对本专利技术做进一步解释和说明上述固溶淬火处理的技术方案是指合金加热到560°C恒温保持10min-60min,优选30min，使过剩相充分溶解到固溶体中后转移到水中快速冷却，以得到过饱和固溶体。(固溶淬火处理工艺是很普通的现有技术，6xxx系铝合金都一样)。镁、硅和铜三种元素是汽车车身板用6X X X系铝合金添加的主要合金元素，该类合金的时效硬化特性就与这些元素在热处理过程中的偏聚和析出有关。对于不含铜的合金，镁/硅含量比高的合金不具有快速时效硬化特性，因此不能作为烤漆强化用汽车车身铝板材料。添加铜元素烤漆后强度增大，但铜和硅元素一样在热处理过程中易于在晶界偏聚，引起冲压成形性和抗腐蚀能力下降。专利技术人系统研究了铜元素对镁和硅元素在时效过程中析出的影响，设计了以上合金成分。在以上合金成分范围内，添加的合金元素主要在晶内析出，晶界偏聚倾向显著降低。另外上述合金在汽车车身板材使用过程中长期热暴露下会形成大量板条状Q相，该相粗化速度较慢，使合金在服役过程中软化速度降低，寿命增长。更重要的是上述合金经过一定的稳定化处理，在室温放置两个月以上仍然具有明显的烤漆强化效应。目前，汽车车身板用铝合金的稳定化处理主要分为两类一类是在淬火后立即进行低温长时间处理(温度60-80°C时间5-20小时)，称为预时效处理或T4P ;另一类是在淬火后不立即进行处理，而是在室温自然时效一定时间后再进行较高温度的短时间处理(自然停留时间从几分钟至两周然后再在180-300°C处理I分钟到20分钟)，称为回归处理或T4R。T4P处理关键是获得尺寸非常小且在室温下稳定的GP区形核点，这些形核点能在烤漆过程中快速生长。T4R是使自然时效过程中淬火空位与溶质原子形成的团簇在高温短时间处理后重新溶解进入铝基体，此时的组织相对于淬火后的过饱和固溶体空位浓度降低，因此更加稳定。这两种方法各有利弊，专利技术者系统研究了专利技术的铝合金板材中析出相在各个温度的稳定性及快速生长效应，提出了适合上述汽车车身用铝合金板材的热处理方法(本专利技术的热处理方法)。可以提高上述汽车车身用铝合金加工成形性和烘烤硬化特性及烘烤硬化特性的保持时间。与现有技术相比，本专利技术的优势在于I、通过优化合金成分配比，本专利技术可以有效地控制合金元素在晶界的偏聚，同时在服役高温环境下能够析出不易于粗化的强化相，这样既提高了铝合金的加工成形性和烤漆后的强度，又保证了其使用过程中性能的稳定和耐蚀性。2、本专利技术所述的热处理方法可以在现有的汽车车身板材预时效装备中进行，不需增加新的热处理装备；不同热处理之间可停留时间长，符合工厂实际情况便于实际操作，且有较宽温度窗口，易于保证产品质量稳定，可以节省能源和设备投资。3、本专利技术提供的车身用铝合金板材，加工成形性和烘烤硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车身用铝合金板材，其特征是，所述铝合金的成分及其质量百分比含量为：Si0.5~0.8wt.%，Mg0.6~1.2wt.%，Cu0.6~1.1wt.%，Mn0.15~0.3wt.%，其余为Al和微量杂质，所述微量杂质的组成为：Fe<0.3wt.%，Zn<0.2wt.%，Ti<0.1wt.%，Cr<0.2wt.%；且Mg和Si的质量比在1~2之间；将上述铝合金固溶淬火处理后在20分钟内进行热处理，热处理温度为100℃~150℃，热处理时间10分钟~2小时。

【技术特征摘要】
1.一种车身用铝合金板材，其特征是，所述铝合金的成分及其质量百分比含量为SiO. 5 O. 8wt. %，MgO. 6 I. 2wt. %，CuO. 6 I. Iwt. %，MnO. 15 O. 3wt. %，其余为 Al 和微量杂质，所述微量杂质的组成为Fe<0. 3wt. %,Zn〈0. 2wt. %,Ti〈0. lwt. %, Cr<0. 2wt. % ;且]\% 和 Si 的质量比在广2之间； 将上述铝合金固溶淬火处理后在20分钟内进行热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈江华，刘春辉，冯佳妮，伍翠兰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：