CN104611652A - 热处理以提高铝板的接合性 - Google Patents

Abstract

在至少一个实施例中，提供了一种包括第一元件的组件，第一元件包括被热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金。一个或多个元件可通过铆钉(例如，自冲铆钉)稳固至第一元件。热处理的合金可具有至少260MPa的屈服强度并可具有可达0.3的弯曲性比值。还提供了一种形成组件的方法包括：热处理6xxx系列铝合金热以产生具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的合金；以及将包括热处理的合金的元件铆接至一个或多个另外的元件。

Description

热处理以提高铝板的接合性

相关申请交叉引用

本申请要求于2013年11月1日提交的美国临时专利申请序列号61/898,931的优先权，其全部内容因此结合于此用作参考。

技术领域

本发明涉及热处理以提高铝板的接合性，诸如过时效热处理。

背景技术

在汽车设计中减轻车重的一种方法是采用铝密集型车辆(AIV)。AIV往往是基于钢型车辆结构的一体式车身结构设计，它们是冲压板部件的组件。汽车AIV设计主要集中5xxx和6xxx系列铝板，这是因为它们能够以与汽车中那些已经采用的钢板制造方法相符方法进行成形与加工。这些合金可具有与钢型车辆平台中通常使用的软钢板等效的强度。当执行某些热处理工艺时，该6xxx系列铝合金可经历改善的机械强度特性。例如，T6状态(T6-temper)表示铝合金的峰值时效响应。设计者在优化材料的强度时常常使用这种状态。

发明内容

在至少一个实施例中，提供了一种包括第一元件的组件，该第一元件包括6xxx系列铝合金。该合金可进行热处理以具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值。铆钉可将第一元件稳固至一个或多个另外的元件。

该铆钉可维持与6xxx系列铝合金的紧密接触。在一个实施例中，该铆钉为自冲铆钉(SPR)。SPR所形成的扣形物(button)可在6xxx系列铝合金中形成，同时扣形物中基本无开裂。在一个实施例中，6xxx系列铝合金具有可达0.3的r/t比值。6xxx系列铝合金可为6061合金或6111合金并可被热处理成T7或T8状态。在一个实施例中，6xxx系列铝合金可被热处理成具有至少260MPa的屈服强度。在一个实施例中，该组件可包括通过铆钉接合的多达四个元件。第一元件和一个或多个另外的元件均由热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金形成。第一元件和一个或多个另外的元件均可具有0.8至4mm的厚度。

在至少一个实施例中，提供了一种将铝合金接合至汽车组件的方法。该方法可包括：以220℃至240℃的温度对6xxx系列铝合金持续热处理30分钟至7小时以产生具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的合金。该方法可进一步包括将含有热处理合金的第一元件铆接至一个或多个另外的元件。

这种铆接可采用自冲铆钉(SPR)完成。在一个实施例中，热处理步骤具有5至7小时的持续时间。该热处理步骤可包括：将6xxx系列铝合金热处理成具有可达0.3的r/t比值的T7状态。在另一个实施例中，热处理步骤可具有30至90分钟的持续时间。该热处理步骤可包括：将6xxx系列铝合金热处理成具有至少260MPa的屈服强度的T8状态。

在至少一个实施例中，提供了一种包括第一元件的组件，该第一元件包括被热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金。一个或多个另外的元件可通过自冲铆钉(SPR)稳固至第一元件，该SPR延伸穿过所述一个或多个另外的元件并维持与6xxx系列铝合金的紧密接触。扣形物可在6xxx系列铝合金中形成，且SPR可终止于该扣形物中。该6xxx系列铝合金还可被热处理成具有至少260MPa的屈服强度。

附图说明

图1为示出铝合金的若干处理阶段(tempering stages)的强度与人工时效时间的示意图；

图2是根据一个实施例所要接合的两个元件的组件的示意性截面图；

图3A是包括由自冲铆钉(SPR)接合的经过T6状态的铝合金的组件的截面图；

图3B和图3C分别是图3A的组件的斜视图和仰视图；

图4A是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有T7状态的铝合金的组件的截面图；

图4B和图4C分别是图4A的组件的斜视图和仰视图；

图5是可被用以测试铝合金的弯曲性的半引导翘曲弯曲测试仪的图片；

图6是采用图5的翘曲弯曲测试仪进行测试的试件的实例；

图7A和图7B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.28的r/t比值的1.8mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图8A和图8B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.71的r/t比值的1.8mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图9A和图9B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.25的r/t比值的2.0mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图10A和图10B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.64的r/t比值的2.0mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图11A和图11B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.3的r/t比值的2.7mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图12A和图12B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.75的r/t比值的2.7mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图13A和图13B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.23的r/t比值的3.5mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图14A和图14B分别是包括由自冲铆钉(SPR)接合的具有0.65的r/t比值的3.5mm厚的6111铝合金的组件的截面图和仰视图；

图15A和图15B是包括在多次热处理之后针对6061合金的屈服强度和弯曲性数据的表格；

图16是由SPR接合的6111合金件的弯曲性与厚度的数据图及铆钉接合的可接受性的数据图。

具体实施方式

本发明的具体实施例按要求在此公开，然而，应当理解，在此公开的实施例仅为本发明的示例，其能够以各种替代方式实施。附图未必按比例绘制；可对一些特征放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应视为限定，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。

铝合金通常由四位数字表示，其中，第一数字通常表示主要合金元素。在该系列符号中由字母“x”表示的另外的数字限定准确的铝合金。例如，5xxx系列的主要合金元素为镁，且对于6xxx系列而言，主要合金元素为镁和硅。对于5xxx和6xxx系列铝合金而言，分别为铝-镁和铝-镁-硅合金。这种5xxx和6xxx系列铝合金可通过与软钢板的成形和加工的方法相符的方法进行成形和加工。通常具有高强度的7xxx系列具有铝和锌作为主要合金元素。

特定6xxx系列合金的实例可包括6061，其可具有的成分包括0.4％至0.8％的硅、可达0.7％的铁、0.15％至0.40％的铜、可达0.15％的锰、0.8％至1.2％的镁、0.04％至0.35％的铬、可达0.25％的锌、可达0.15％的钛及每种可达0.05％的其它元素(总共0.15％)，所有上述元素的百分比为重量百分比，其余为铝。多种汽车部件，诸如支架、车身部件、紧固件及其它可包括6061铝。6xxx系列合金的另一特定实例可为6111，其可具有的成分包括0.5％至1％的镁、0.6％至1.1％的硅、0.5％至0.9％的铜、0.1％至0.45％的锰、可达0.4％的铁、可达0.15％的锌、可达0.1％的铬、可达0.1％的钛及每种可达0.05％的其它元素(总共0.15％)，所有上述元素的百分比为重量百分比，其余为铝。多种汽车部件，诸如车身面板、立柱及其它可包括6111铝。包括6111铝的部件相较于包括6061铝的部件可能需要较高的屈服强度。本领域已知其它特定的6xxx系列合金，诸如6009、6010、6016、6022、6053、6063、6082、6262、6463或其它。

6xxx和7xxx系列铝合金可进行时效硬化(沉淀硬化)以提高它们的强度和/或韧性。对铝合金材料的固溶热处理(或固溶化)和淬火在时效硬化之前。固溶处理通常包括将该合金加热到至少高于其固溶线(solvus)温度并将其维持在该升高的温度直到该合金形成均匀的固溶体或单个固相和液相。该合金在固溶化期间所维持的温度称为固溶温度。例如，6xxx系列铝合金的固溶温度可接近510℃至580℃且该固溶处理可持续约1分钟至两个小时，这取决于熔炉系统的效率和正被固溶热处理的铝的形状(例如，薄板卷或薄板冲压件)。7xxx系列铝合金的固溶温度可接近460℃至490℃且该固溶处理可持续约5分钟至45分钟。然而，任意合适的固溶温度和/或时间可被用于给定的铝合金。该固溶温度可为物质很容易互溶的温度。互溶是材料以所有比例混合的特性，如此形成均匀的溶液。互溶在所有相(固相、液相和气相)中都是可能的。

在固溶处理之后，执行淬火步骤，在淬火步骤中，该合金被快速冷却至低于固溶线温度以形成过饱和的固溶体。由于这种快速冷却，该合金中的原子并无时间扩散足够长的距离以在该合金中形成两个或更多相。该合金因此处于非平衡态。淬火可通过将该合金浸泡在诸如水或油的淬火剂中完成，或者否则涂覆该淬火剂(例如，喷涂)。淬火还可通过使得该合金与冷却表面接触来实施，该冷却表面例如为水冷板或模具。淬火率可为任意合适的速率以在淬火合金中形成过饱和溶液。淬火率可在例如从400℃至290℃的特定温度范围内确定。在至少一个实施例中，淬火率至少为至少100℃/sec。该淬火可执行直到该合金处于诸如约290℃的足够冷的温度，该合金在该足够冷温度下保持过饱和态(例如，扩散被显著放缓)。然后可以慢于淬火率的速率对该合金进行空气冷却或以其它方式冷却该合金，直到达到期望温度。可选地，该淬火可执行至诸如低于100℃的较低温度或下降至大约室温。

时效硬化包括加热并维持该合金处于升高的温度，在该升高的温度下存在处于平衡态的两个或更多相。过饱和合金完全归因于该合金内的扩散而形成细小分散的沉淀物。该沉淀物以作为原子簇开始，该原子簇然后形成GP区，GP区大约几纳米大小并通常结晶黏合于周围金属基质。随着GP区大小增长，它们变成沉淀物，其通过阻碍位错移动而强化该合金。由于该沉淀物在合金内极为细小地分散，位错无法轻易移动且必须绕过或穿过该沉淀物以便传播。

五种基础的状态符号可被用于铝合金，这些符号为：F-作为制造、0-退火、H-应变硬化、T-热处理、W-作为淬火(介于固溶热处理与人工或自然时效之间)。用于所公开的固溶化和时效硬化工艺的所接收的原料可最初具有任意的上述状态符号。状态符号之后可为一个或两个位数用于进一步叙述。具有T6状态符号的铝合金可以是：已经过固溶热处理和人工时效，但在固溶热处理后未被冷却加工(或使得冷却加工不会被在材料特性中辨别出)的合金。T6可表示材料的峰值时效屈服强度点，其沿着屈服强度相对于时间和温度的曲线。具有T6状态的6xxx系列铝合金可具有至少240MPa的屈服强度。例如，处于T6状态的6061可具有约275MPa的屈服强度，且处于T6状态的6111可具有约300MPa的屈服强度。T7状态可表示：已经发生固溶热处理，且材料被过时效--即，材料被人工时效超过沿着屈服强度相对于时间和温度曲线的峰值时效屈服强度。T7状态材料可具有小于T6状态材料的屈服强度，但T7状态可提高其他特性，诸如相对于T6状态提高了腐蚀性能(例如，用于7xxx系列合金)。T8状态类似于T7状态，其被时效超过了峰值屈服强度(例如，T6)，然而，具有T8状态的材料在该材料被冷却加工后被人工时效。例如，6111合金板材可以T4状态被冲压且随后被时效硬化至T8，从而形成T8状态。

图1示出了6xxx系列铝合金的相对强度和韧性根据时效时间变化。正如上文所指，T6表示峰值时效和最高屈服强度，而T7表示过时效和降低的(但仍提高了的)屈服强度。T8状态未在该图表中示出但类似于T7，其相较于T6具有较低的屈服强度并位于T6峰值时效的右侧。T4状态被示出位于峰值时效的左侧，且可具有类似于T7/T8的特性(例如，相对于T6降低了强度但增强了韧性)，但表示欠时效而非过时效。在本公开中，针对T4状态的欠时效可取代针对T7或T8状态的时效硬化，然而，欠时效会更难于控制和重复。因此，过时效相较于欠时效可为更坚固且可靠的工艺。

为在6xxx系列合金中实现T6状态，在时效硬化热处理后，如上所述，执行固溶热处理和淬火。在6xxx合金中实现T6状态的标准时效硬化热处理可在约160℃至180℃下持续8至18小时(通常，如果该温度接近该范围的顶端则该时间随后朝向该范围的底端，反之亦然)。然而，将6xxx合金处理至T7或T8状态并无工业标准(例如，无ASTM标准或军用规格)。

已经发现，在6xxx合金中实现T7和T8状态的时间能够比标准T6状态短。正如上面所讨论的，T7状态还被称作“过时效”，这是因为其时效经过对应于T6的峰值时效。因此，T7状态通常需要超过T6状态的时效。然而，已经发现，通过以相较于标准时效硬化工艺提高的温度进行时效，到达T7或T8状态所需的时间可被减小且可低于针对T6状态的标准时间。在至少一个实施例中，T7或T8状态6xxx系列铝合金可通过以215℃至245℃的温度对该合金进行热处理而形成。该温度可包括上述温度范围的任意子范围，例如220至240℃、225至235℃或其它。6xxx系列合金可以上述温度范围持续热处理15分钟至8小时。然而，处理时间可包括上述时间的任意子范围，例如30分钟至7小时、1至6小时、1至5小时或其它。该热处理时间可为上述范围的较高端或较低端，这基于具体的6xxx合金(例如，6061相对于6111)、期望的屈服强度、该工艺中期望的坚固水平或其它因素。

在一个实施例中，T7状态6xxx系列合金(例如，6061)可通过以215℃至245℃的温度对该合金热处理而形成。该温度可包括上述温度范围的任意子范围，例如220至240℃、225至235℃或其它。在一个实施例中，时效硬化温度为约230℃。6xxx系列合金可以上述温度范围持续热处理1至8个小时。然而，处理时间可包括上述时间的任意子范围，例如1至7小时、2至6小时、3至6小时、4至6小时或其它。在一个实施例中，时效硬化处理持续约6小时。

在另一实施例中，T8状态6xxx系列合金(例如，6111)可通过以210℃至240℃的温度对该合金热处理而形成。该温度可包括上述温度范围的任意子范围，例如215至235℃、220至230℃或其它。在一个实施例中，时效硬化温度为约225℃。该6xxx系列合金可以上述温度范围持续热处理30至90分钟。然而，处理时间可包括上述时间的任意子范围，例如45至75分钟、50至70分钟或其它。在一个实施例中，时效硬化热处理持续约1小时。针对T8状态的降低的时效硬化时间可能是由于具有较高铜含量的合金，这在热处理期间产生较高的硬化动力学。例如，铜是6111铝中的关键合金元素，如此例如相较于6061实现较高的热处理屈服强度。

T7和T8状态铝合金(例如，5xxx、6xxx和7xxx)相较于T6状态通常具有增加的弯曲韧性。测量韧性的一种方法可包括确定部件变形之后呈现的失效类型。例如，当材料板和材料样件弯曲至失效时，这种失效可能是晶内失效或晶间失效。晶内失效或者横跨或穿过合金的晶粒的失效可显示出比晶间失效更高的韧性，其中，失效沿着晶粒边界(例如，晶粒之间)出现。当晶粒边界易碎或脆弱时可能发生晶间失效，其中晶粒边界易碎或脆弱可能是由于合金成分、热处理类型或其它因素(或上述的组合)导致的。本文所公开的T7和T8合金在弯曲过程中可展示出晶内失效而非晶间失效，这是由于它们增加的韧性(例如，相较于T6)。

尽管T7和T8状态的弯曲韧性可大于T6状态的弯曲韧性，处于T7或T8状态的6xxx系列铝可由于过时效而具有比T6状态低的屈服强度。然而，根据上述实施例时效硬化的6xxx系列铝可维持至少200MPa的屈服强度。例如，(例如，采用上述的时效硬化处理)时效硬化至T7或T8状态的某些合金(例如，6061)可具有至少200MPa、210MPa、220MPa、230MPa、240MPa或更高的屈服强度。在时效硬化热处理(例如，如上所述)后，一些合金(例如，6111)可具有较高的屈服强度，例如至少250MPa、260MPa、270MPa、280MPa、290MPa或更高。

为在某些车辆应用中使用，铝合金(例如，6xxx系列)必须能够接合至其他金属部件。参照图2，示出了元件或层的叠层10。叠层10可具有顶部元件12和底部元件14。另外，顶部元件12与底部元件14之间可能存在另外的中间元件/层16(未示出)。在一个实施例中，叠层10具有多达4层：顶层12、底层14及一个或两个中间层16。这些层中的至少一个可为6xxx系列铝合金，其可经过T7或T8状态。在至少一个实施例中，底层14为6xxx系列铝合金，其可经过T7或T8状态并可具有上述特性。顶层12、底层14和任意中间层16可由相同材料(例如，T7或T8状态6xxx合金)形成。然而，这些层中的一个或多个可由不同材料(诸如其它铝合金或钢)形成。叠层10可具有高达6mm、8mm、10mm或12mm的总体厚度。每层可具有0.5至5mm的厚度，或0.5至5mm的任意子范围，诸如0.8至4mm、1至3.5mm或其它。在一个实施例中，底层14可比其它层中的每一个都要厚(然而，其可能无需较厚)。例如，底层14的厚度可为1.5至4mm范围或该范围内的任意子范围。

铝合金部件或元件的要被接合至其它部件或元件的能力可被描述为其“接合性”。将部件接合至另一部件的一种方法为铆接。传统的铆钉具有头部和圆柱体，该圆柱体被插入到所要接合的部件的孔中并随后变形以形成第二头部。自冲铆钉(SPR)18为铆钉的另一种形式，其中，需要被接合的部件中并无预成形孔。SPR18通常包括硬化的半管状体，该半管状体被插入到要被接合的顶部部件12中但并非一直穿透底部部件14。底部模具被放置在底部部件14之下，其引起SPR18向外张开并在底部部件14上形成环形扣形物20(例如，如图3A至图3C及图4A至图4C所示)。

已经发现，采用SPR18可能对于具有T6状态的6xxx系列铝合金不可行。如图3A至图3C所示，当在具有T6状态6061合金作为底层14的叠层上采用SPR18时，可发生许多接合缺陷。如图3A所示，可能在叠层10内发生开裂。底层14可能开裂并至少部分地围着扣形物20的边缘分离。如图3B所示，扣形物20自身可能开裂，例如在侧壁中开裂。如图3C所示，还可能发生扣形物20的径向开裂。此外，SPR18的腿部可能变形。

然而，已经发现，具有T7或T8状态的6xxx系列合金可例如与SPR18具有提高的接合性。在不遵循任何具体理论的情况下，认为T7/T8状态合金相较于T6状态合金提高的弯曲韧性可提高接合性。为了比较，图4A至图4C示出具有T7状态的6061系列合金采用SPR18以与图3A至图3C相似的角度和视图接合至另一金属部件。如图4A至图4C所示，叠层10以及扣形物20中的开裂(包括侧壁中的开裂和径向开裂)可避免。此外，图4A至图4C示出铆钉(例如，SPR)在铆接之后可维持与6xxx铝合金的紧密接触。用另一种方式陈述，该铆钉可沿着嵌入到6xxx合金中的铆钉的表面的部分与6xxx铝合金基本连续接触。例如，6xxx合金或SPR中可能无开裂和/或6xxx合金与SPR的表面之间无间隙。

此外，已经发现，接合性(例如，铆接的能力)可能与弯曲性测量正相关和/或通过弯曲性测量进行预测。弯曲性(正如本公开中所使用的)可采用“r/t比值”量化，r/t比值为弯曲半径(r)相对于板厚(t)的比值。r/t比值越小，板更易于弯曲。图5中示出了用于测量弯曲性的一台设备的实例。所示设备为半引导翘曲弯曲测试仪，其遵守诸如ASTM E290和福特实验室测试方法(FLTM)B114-02的标准。弯曲性可根据FLTM BB 114-02进行定义和测量且r/t比值可基于规定的弯曲等级进行计算。在至少一个实施例中，失效r/t比值可基于约为5或更大的弯曲等级(其中，开裂横跨弯曲试件的宽度完全扩散)进行计算。失效r/t计算可被认作是铝合金的韧性的规范化的相对机械评估。图6中示出了采用所述翘曲弯曲测试仪测试的试样的实例。通常而言，已经发现，具有约0.3或更小的弯曲性r/t比值的6xxx系列铝合金(例如，6061和61111)可采用SPR进行接合而不存在上面提到的缺陷(例如，叠层或扣形物开裂)。某些合金在较高的r/t比值时可接合，例如，6111合金在可达大约0.4的r/t比值时可接合。在高于0.4的r/t比值时进行接合是可能的，然而，铆接工艺在较高r/t比值的情况下可能不坚固，这样可导致不可接受的失效率。

图7至图14中示出了r/t比值对6xxx系列合金的接合性的影响的实例。图7至图14所示的叠层均包括6111铝合金的顶层和底层。图7A和图7B分别示出了包括采用SPR彼此接合的两个1.8mm 6111合金板的叠层的截面图和仰视图。图7A和图7B中的每个板具有0.28的r/t比值，且叠层示出该叠层或SPR中无缺陷。相比之下，图8A和图8B示出了受到不同的热处理并采用SPR彼此接合的另一对1.8mm 6111合金板。图8A和图8B中的板具有0.71的r/t比值且能够在叠层和扣形物中看到开裂。

图9A和图9B分别示出了包括采用SPR彼此接合的两个2.0mm 6111合金板的叠层的截面图和仰视图。图9A和图9B中的板具有0.25的r/t比值，且叠层示出该叠层或SPR中无缺陷。相比之下，图10A和图10B示出了受到不同的热处理并采用SPR彼此接合的另一对2.0mm 6111合金板。图10A和图10B中的板具有0.64的r/t比值且开裂能够被看到位于扣形物内并处于四周。

图11A和图11B分别示出了包括采用SPR彼此接合的两个2.7mm 6111合金板的叠层的截面图和仰视图。图11A和图11B中的板具有0.3的r/t比值，且叠层示出该叠层或SPR中并无缺陷。相比而言，图12A和图12B中示出了接受不同的热处理并采用SPR彼此接合的另一对2.7mm 6111合金板。图12A和图12B中的板具有0.75的r/t比值且开裂能够被看到位于扣形物内并处于四周。

图13A和图13B分别示出了包括采用SPR彼此接合的两个3.5mm 6111合金板的叠层的截面图和仰视图。图13A和图13B中的板具有0.23的r/t比值，且叠层示出该叠层或SPR中并无缺陷。相比而言，图14A和图14B中示出了接受不同的热处理并采用SPR彼此接合的另一对3.5mm 6111合金板。图14A和图14B中的板具有0.65的r/t比值且开裂能够被看到位于扣形物内并处于四周。

具有可达0.3或0.4的r/t比值的6xxx系列铝板可根据上面所公开的时效硬化处理(例如，T7和T8状态)进行制造。该T7和/或T8状态6xxx合金可因此采用SPR进行接合而不使叠层或扣形物开裂。然而，有可能通过其他方法产生具有可达0.3或0.4的r/t比值的6xxx合金。无论对6xxx系列合金板已经进行了何种处理，如果r/t比值可达0.3，则很有可能采用SPR对该板进行铆接。

参照图15A和图15B，示出了一个表格，其包括针对6061合金实施多次热处理的屈服强度和弯曲性数据。针对若干不同的所接收的状态，以210℃、225℃、240℃、250℃和260℃的温度执行人工时效试验。人工时效时间包括所接收的(AR)及0.5小时、1.0小时、2.0小时、3.0小时、4.0小时、5.0小时和6.0小时。如表格中所示，包括225℃和240℃的温度及1至6小时的时间的很多时效硬化工艺，产生具有至少200MPa的屈服强度和0.3或更小的弯曲性比值(r/t)的时效硬化合金。

参照图16，示出了用于具有一系列r/t比值和板厚的6111合金板的多种试件的数据图。该板通过自冲铆钉接合至另一板以形成叠层。每个SPR被进行质量分析并基于诸如开裂(例如，在叠层中或扣形物中的开裂)、扣形物层的分离、叠层中的间隙、铆钉腿的纵向挠曲及其它的因素确定铆钉是可接受的还是不可接受的。如图16所示，对于所有试验厚度(1.75至3.5mm)，最大r/t(弯曲性)比值为0.4及以下的6111合金板能够采用SPR成功接合。几乎所有具有超过0.4的最大r/t比值的板的SPR都被确定为是不可接受的。这种弯曲性采用遵循ASTM E290和FTLM BB114-02标准的半引导翘曲弯曲测试仪进行确定。弯曲性按照FLTM BB114-02进行定义和测量，且r/t比值基于大小为5的弯曲等级进行计算。

尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。相反，本说明书里的词语仅仅是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可进行多种变化而不背离本发明的精神和范围。此外，可将不同可执行实施例的特征组合在一起来形成所公开构思的其他实施例。涉及铝合金的热处理和/或弯曲性的进一步的公开能够在共同拥有的美国专利号8,496,764、美国专利申请号14/055,476及美国申请号13/928,580中发现，其全部内容因此结合于此用作参考。

Claims (20)

1.一种组件，包括：

第一元件，包括热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金；以及

铆钉，将所述第一元件稳固至一个或多个另外的元件。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述铆钉维持与所述6xxx系列铝合金的紧密接触。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述铆钉为自冲铆钉(SPR)。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，通过所述SPR形成的扣形物在所述6xxx系列铝合金中形成。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述扣形物中基本无开裂。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述6xxx系列铝合金具有可达0.3的r/t比值。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述6xxx系列铝合金为6061合金或6111合金。

8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述6xxx系列铝合金被热处理成T7或T8状态。

9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一元件和所述一个或多个另外的元件均由被热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的6xxx系列铝合金形成。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一元件和所述一个或多个另外的元件为车身面板。

11.一种将铝合金接合至汽车组件的方法，包括：

以220℃至240℃的温度将6xxx系列铝合金热处理30分钟至7小时，以产生具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t(弯曲性)比值的合金；以及

将包括热处理合金的第一元件铆接至一个或多个另外的元件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述铆接步骤包括：采用自冲铆钉(SPR)将所述第一元件铆接至所述一个或多个另外的元件。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述热处理步骤具有5小时至7小时的持续时间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述热处理步骤包括将所述6xxx系列铝合金热处理成具有可达0.3的r/t比值的T7状态。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述热处理步骤具有30分钟至90分钟的持续时间。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述热处理步骤包括将所述6xxx系列铝合金热处理成具有至少260MPa的屈服强度的T8状态。

17.一种皮卡车身元件接合件，包括：

第一元件，包括被热处理成具有至少200MPa的屈服强度和可达0.4的r/t比值的6xxx系列铝合金；以及

通过自冲铆钉(SPR)稳固至所述第一元件的一个或多个另外的元件，所述SPR延伸穿过所述一个或多个另外的元件并维持与所述6xxx系列铝合金的紧密接触。

18.根据权利要求17所述的组件，其中，在所述6xxx系列铝合金中形成扣形物，且所述SPR终止于所述扣形物中。

19.根据权利要求17所述的组件，其中，所述6xxx系列铝合金已经被热处理成具有至少260MPa的屈服强度。

20.根据权利要求17所述的组件，其中，所述第一元件和所述一个或多个另外的元件为皮卡车身面板。