CN101935785B

CN101935785B - 一种高成形性汽车车身板用铝合金

Info

Publication number: CN101935785B
Application number: CN2010102837972A
Authority: CN
Inventors: 纪艳丽; 钟皓; 胡平; 郭富安
Original assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Current assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN101935785A

Abstract

本发明公开一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.50～1.20wt％，Mg 0.35～0.70wt％，Cu 0.01～0.20wt％，Mn0.05～0.20wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，Fe 0.05～0.15wt％，余量为Al。本发明铝合金材料烤漆前的屈服强度较低，有利于冲压成形，烤漆后的屈服强度提高；材料具有较高成形性能，同时满足汽车车身板抗冲击性能的需要。

Description

一种高成形性汽车车身板用铝合金

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，涉及一种6xxx系铝合金，尤其是涉及一种高成形性6xxx系汽车车身板用铝合金。

背景技术

能源、环保、安全是当今世界汽车工业面临的难题，汽车轻量化是降低能源消耗、提高汽车燃油经济性、减少环境污染的有效途径。铝合金材料由于具有比强度高、耐腐蚀、密度小，抗冲击性能好，易表面着色，良好的加工成形性，以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性，成为汽车轻量化的理想材料。随汽车轻量化的持续推进，被认为用作汽车车身板最有前途的6xxx系铝合金在国外的应用已相当广泛，目前获得应用的汽车车身板用6xxx系铝合金主要有AA6111合金、AA6016和AA6022铝合金。国内由于汽车板材冲压成形的问题不能得到妥善解决还无法进行汽车车身用6xxx系铝合金板的工业化生产，国产汽车车身板的铝化率基本为零。

目前国内对6xxx系铝合金的研究主要集中在AA6111合金上。AA6111合金烘烤硬化性较好，但其冲压前的屈服强度较高，通常超过150MPa甚至更高，造成该材料成形性能下降、翻边延性较差，难以全部满足汽车车身板的成形性要求，同时该合金的Cu含量较高，降低了材料的耐蚀性能。AA6016、AA6022合金为低Cu含量合金，具有较好的成形性能，但其烘烤硬化性相对AA6111合金的低。因此开发一种低Cu含量的6xxx系铝合金，且该合金兼顾较高的成形性能和烘烤硬化性能，已成为汽车材料开发的关键问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高成形性汽车车身板用铝合金，使材料具有较高成形性能的同时满足汽车车身材料烤漆性能的要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：

Si 0.50～1.20wt％，Mg 0.35～0.70wt％，Cu 0.01～0.20wt％，Mn 0.05～0.20wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，Fe 0.05～0.15wt％，余量为Al。

本发明的进一步技术方案是，所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.90～1.20wt％，Mg 0.50～0.70wt％，Cu0.01～0.08wt％，Mn 0.10～0.15wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，Fe 0.05～0.15wt％，余量为Al。

更进一步技术方案是，上述的高成形性汽车车身板用铝合金中，其化学成分Zn 0.10～0.25wt％。

再进一步技术方案是，上述的高成形性汽车车身板用铝合金中，其化学成分Mg、Si的质量比为Mg/Si＝0.43～0.86∶1。

再进一步技术方案是，上述的高成形性汽车车身板用铝合金中，其化学成分Mg 0.35～0.5wt％，Cu 0.10～0.20wt％。

Mg、Si元素是6xxx系铝合金中的主要合金元素，其含量及比例不仅决定了铝合金材料的强度水平，即烤漆性能，也决定了铝合金材料的成形性能。在现有的汽车车身用6xxx系铝合金中，通常都会含过量的Mg元素及Si元素，这些过量的元素不仅不参与强化，反而降低材料的成形性能。因此在本发明中，对Mg、Si元素的含量进行了限制。Mg的含量为0.35～0.70wt％，Si的含量为0.50～1.20wt％时，能够保证大部分的Mg、Si元素参与强化，避免形成过剩的Si颗粒或者难溶的Mg₂Si相，同时保证铝合金材料在冲压前的屈服强度较低，有利于冲压过程，而且铝合金材料在后续的烤漆过程中，仍能形成大量的强化相，以保证材料的强度水平。更进一步地，使Mg与Si的质量比为0.43～0.86∶1，则可以进一步的保证铝合金材料具有高成形性能，同时使得铝合金材料具有较高的烤漆强度。Cu是6xxx系铝合金中仅次于Mg、Si元素的主要添加元素。Cu在铝合金中主要起降低自然时效的不利影响，提高材料烘烤硬化性能的目的，同时Cu元素也被认为能够提高材料的塑性。但添加较多量的Cu元素，会降低材料的耐蚀性能，也可能造成材料冲压前强度过高，不利于冲压，同时也将提高材料的成本。在本发明中，限制Cu的含量在0.01～0.20wt％，利用Cu提高材料烘烤硬化性的优势，同时避免降低材料的耐蚀性能。

Mn、Fe元素为主要微量添加元素，目的为控制铝合金材料的晶粒尺寸。Mn的含量为0.05～0.20wt％，Fe的含量为0.05～0.15wt％。Mn、Fe含量过低，达不到控制晶粒尺寸的目的，过高则形成大量的粗大化合物，从而降低材料的成形性能。

同时Cr的含量应保证小于等于0.1wt％；Zn的含量应保证0.01～0.25wt％；Ti的含量小于等于0.15wt％，则可进一步保证材料的成形性能。这些元素含量过高，则可能在组织中形成粗大的化合物，从而降低材料的成形性能。

上述的高成形性汽车车身板用铝合金，其铸造成型后，进行均匀化退火热处理，然后依次热轧、冷轧、固溶处理，自然时效两周以上，再进行175℃30min模拟烤漆处理。

上述的高成形性汽车车身板用铝合金，其烤漆前屈服强度低于130MPa，延伸率高于28％，加工硬化率大于0.28。

上述的高成形性汽车车身板用铝合金，其烤漆后屈服强度大于200MPa。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明的高成形性汽车车身板用铝合金，其通过控制主要合金元素Mg、Si、Cu的含量，避免了难溶的Mg₂Si相，过剩Si颗粒的形成，从而提高了材料的成形性能，同时保证Mg、Si相的含量及比例，使得材料的烘烤硬化性能满足使用需要；另一方面合理控制微量元素Fe、Mn的含量，以控制晶粒尺寸等，从而达到进一步提高材料成形性能的目的。

具体实施方式

参照以下实施例可以对本发明作进一步详细说明；但是，本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 1.20wt％，Mg 0.35wt％，Mn 0.20wt％，Fe 0.15wt％，Cu 0.01wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.25wt％，余量为Al。

实施例2

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.50wt％，Mg 0.70wt％，Mn 0.05wt％，Fe 0.05wt％，Cu 0.20wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.01wt％，余量为Al。

实施例3

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.50wt％，Mg 0.50wt％，Mn 0.05wt％，Fe 0.05wt％，Cu 0.20wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.15wt.％，余量为Al。

实施例4

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.90wt％，Mg 0.50wt％，Mn 0.01wt％，Fe 0.05wt％，Cu 0.01wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.01wt％，余量为Al。

实施例5

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 1.20wt％，Mg 0.70wt％，Mn 0.15wt％，Fe 0.15wt％，Cu 0.08wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.25wt％，余量为Al。

实施例6

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 1.10wt％，Mg 0.60wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.05wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.15wt％，余量为Al。

实施例7

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 0.60wt％，Mn 0.13wt％，Fe 0.09wt％，Cu 0.07wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.25wt％，余量为Al。

实施例8

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 0.40wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.10wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.25wt.％，余量为Al。

实施例9

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 0.35wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.10wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.25wt％，余量为Al。

实施例10

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 0.50wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.20wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.10wt％，余量为Al。

实施例11

一种高成形性汽车车身板用铝合金，其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 0.40wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.15wt％，Ti 0.15wt％，Cr 0.10wt％，Zn 0.15wt％，余量为Al。

比较例1

汽车车身板用6111铝合金，其化学成分及质量百分比含量为：Si 0.80wt％，Mg 1.0wt％，Mn 0.12wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.50wt％，Ti 0.10wt％，Cr0.10wt％，Zn 0.15wt％，余量为Al。

比较例2

汽车车身板用6111铝合金，其化学成分及质量百分比含量为：Si 1.10wt％，Mg 1.0wt％，Mn 0.30wt％，Fe 0.25wt％，Cu 0.60wt％，Ti 0.15wt％，Cr0.10wt％，Zn 0.15wt％，余量为Al。

实施例1～11以及比较例1～2所示的铝合金，其铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1mm的薄板，薄板经固溶处理后水淬，自然时效2周后，再进行175℃30min模拟烤漆处理。

上述的实施例1～11所示的铝合金薄板固溶后自然时效2周以及模拟烤漆后的性能指标同比较例1～2所示的铝合金薄板烤漆前后的性能指标进行对比，详细见表1。

表1

由表1可见，实施例1～11所示的铝合金薄板的性能指标与比较例1～2所示的铝合金薄板的性能指标相比：实施例1～11所示的铝合金薄板烤漆前的屈服强度较低，塑性、加工硬化率较高，这有利于冲压成形；而烤漆后的屈服强度高于200MPa，满足汽车车身板抗冲击性能的需要。

综上所述，本发明能够有效提高铝合金烤漆后的屈服强度，同时保证烤漆前的屈服强度较低，有利于冲压成形。

本发明通过合理调整6xxx系铝合金中Si、Mg、Cu的含量，避免过剩相的存在，并保证参与强化的有效合金元素的含量，从而使铝合金材料具有较好的成形性能的同时，满足烤漆硬化的需要；同时优化微量元素，进一步提高材料的成形性能。多种技术措施确保铝合金材料具有较好的综合力学性能，是制造汽车车身板的理想材料，满足汽车工艺的使用要求，市场应用前景广阔。

以上所述为本发明的较佳实施例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims

1.一种高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.50～1.20wt％，Mg 0.35～0.70wt％，Cu 0.01～0.20wt％，Mn 0.05～0.20wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，Fe0.05～0.15wt％，余量为Al；Mg、Si的质量比为Mg/Si＝0.43～0.86∶1。

2.根据权利要求1所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其化学成分及其质量百分比含量为：Si 0.90～1.20wt％，Mg 0.50～0.70wt％，Cu0.01～0.08wt％，Mn 0.10～0.15wt％，Cr≤0.10wt％，Zn 0.01～0.25wt％，Ti≤0.15wt％，Fe 0.05～0.15wt％，余量为Al。

3.根据权利要求1或2所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其化学成分Zn的含量为0.10～0.25wt％。

4.根据权利要求1所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其化学成分Mg、Cu的含量为：Mg 0.35～0.5wt％，Cu 0.10～0.20wt％。

5.根据权利要求1所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其烤漆前屈服强度低于130MPa，延伸率高于28％，加工硬化率大于0.28。

6.根据权利要求1所述的高成形性汽车车身板用铝合金，其特征是：其烤漆后屈服强度大于200MPa。