CN104703792A - 用aa7xxx系列铝合金制成的成型汽车结构部件的制造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造机动车的成型铝合金汽车结构部件或白车身(BIW)部件的方法，所述方法包括至少如下步骤：(a)提供规格范围为约0.5mm至4mm的轧制铝合金裸板或复合板产品，其中板材产品包括由AA7xxx系列铝合金制成的至少一个层，所述板材产品经过了固溶热处理和淬火，并随后经过了至少1天的自然时效期；(b)使经过自然时效的所述板材产品经受回复退火处理，所述回复退火处理是在100℃至350℃之间的温度下持续0.1至60秒的热处理；(c)使被加热的所述板材产品选择性地经过强制冷却操作；(d)在所述回复退火处理后2小时内，优选30分钟内，对所述板材产品进行成型以获取三维成型汽车结构部件或白车身(BIW)部件。

Description

用AA7XXX系列铝合金制成的成型汽车结构部件的制造
技术领域
本发明涉及用AA7xxx系列铝合金裸板或复合板材料制造成型汽车结构部件或白车身部件(body-in-white part)的方法以及一种汽车结构部件或白车身部件。
背景技术
如将在下文中了解到的那样，除非另有说明，铝合金牌号和状态代号(temper designation)是指2011年由美国铝业协会(AluminumAssociation)出版的Aluminum Standards and Data and the RegistrationRecords中的Aluminum Association designations。
关于合金组成或优选的合金组成的任何说明，除非另有说明，所有提及百分比之处都是指重量百分比。
在机动车的生产中，尤其是如5051、5182、5454、5754、6009、6016、6022和6111等AA5xxx和AA6xxx系列合金的铝合金是常见的且被证明可靠的用来生产汽车结构部件和白车身(“BIW”)部件的合金。
白车身包括汽车的结构部件，但是不包括封闭件(closures)和移动部件(例如车门板、发动机罩板、后备箱盖板)。例如B-柱、后纵梁部(tunnelsection)和发动机隔板(engine bulkhead)等其它汽车结构部件均可以由本发明的方法制造。在过去的7至12年中，(非常)高强度钢种得到了发展，出现并形成了使汽车制造能够使用这些钢种来生产汽车结构部件和白车身(“BIW”)部件的生产、成型和接合技术。这些钢种的使用使得汽车制造能够在增加(相当)少的重量的情况下实现碰撞时的乘客高安全性，正如出于此目的使用传统钢种和AA5xxx和AA6xxx系列铝合金的情况。
为了实现节省更多的重量，存在着使用高强度铝合金(尤其是用于成型结构和BIW部件)的需求，这些部件是可成型的并且在经过烤漆周期之后具有特别增加的强度。此外，生产这样的部件通常所需的材料特性包括：用于成型操作(典型地通过模压、深拉或轧制成型)的高成型性；烤漆后的高机械强度，以此使测量定规降低并因此使部件的重量最小化；在用于机动车制造的各种组装方法(诸如点焊、激光焊接、激光钎焊、铆钉连接(clinching)或铆接(riveting))中的良好性能；以及可接受的大规模生产成本。
AA7xxx系列铝合金在经过烤漆周期之后能够达到所需强度。但是，这些合金的成型性非常差，特别由于AA7xxx系列铝合金在经过固溶热处理以及随后的淬火(这里统称为“SHT”)之后进行自然时效，导致在固溶热处理和淬火之后一周内强度显著增加约80％。如果AA7xxx系列板材产品能够在SHT的几小时内成型，那么成型性是可以接受的，但是由于需要将经过固溶热处理和淬火的板材产品先从轧钢厂运输至汽车制造厂，然后再由汽车制造厂将其成型为最终形状，因此上述“如果”是不实际的。
为了解决这个问题，之前在专利文献DE 102010 045 025A1和WO2010/142576中已经提出了在即将成型之前(即，在汽车制造厂)有效地重复进行固溶热处理和淬火。由于板材有效地恢复至W-回火度(W-temper)(如下文所解释)，因此该方法被称为“W-回火度处理”。根据专利文献WO 2010/142576，W-回火度处理包括在400℃与490℃之间的温度下对板材产品进行均热处理3秒至15分钟，然后快速冷却或淬火，也即是水淬火(或经由冷却板间的接触进行淬火)。
W-回火度处理的缺点在于高温处理需要高能耗并且需要进行水淬火。此外，如果使用了直接接触加热，那么温度越高，铝合金板材粘接至工具的风险就越高。另外，必须注意的是，在W-回火度处理之后不能过早地开始人工时效(例如，通过烤漆进行人工时效)，因为这可能导致机械性质的弱化，因而造成了汽车生产过程中不期望的延迟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由AA7xxx系列铝合金裸板或复合板材制成的汽车结构部件或白车身部件的制造方法，所述制造方法没有上述缺点，即，所述制造方法能够借助于成本效率高且易于实施的处理提供经过自然时效且还具有足够成型性的AA7xxx系列铝合金板材。
提供机动车的成型铝合金汽车结构部件或白车身(BIW)部件的制造方法的本发明达到或超越了这些和其它目的以及进一步的优点，该方法至少包括如下步骤：
a.提供规格尺寸为约0.5mm至4mm的轧制铝合金板材产品，其中，所述板材产品包括由AA7xxx系列铝合金制成的至少一个层，所述板材产品已经经过了固溶热处理和淬火，并随后经过了为期至少1天的自然时效；
b.使经过自然时效的所述板材产品经受回复退火(reversionannealing)处理，即，在0.1至60秒的期间内的在100℃至350℃之间的温度下的热处理；
c.使被加热的所述板材产品选择性地经受强制冷却操作；
d.在所述回复退火处理之后的2小时内，优选30分钟内，对上述铝合金板材进行成型以获得三维成型汽车结构部件或白车身(BIW)部件。
优选地通过铸造、均质化、剥落氧化皮(scalping)、预热、热加工、冷加工、固溶热处理和淬火，并随后经过一段自然时效来生产所提供的AA7xxx板材产品。自然时效周期通常为至少2天，典型地大于1或2周，经常为约1至4个月。
已经进行了固溶热处理和淬火之后的诸如7xxx系列合金等可热处理的合金可以被归类为W回火度，或者可以根据热处理(热处理指通过人工时效或延长的自然时效期形成稳定的回火度)被归类为Tx回火度。
特别地，所提供的轧制铝合金板材产品可以处于以下任一回火度：W回火度、T1、T2、T3、T4、T5或T10回火度，其中，W-(1-90天)和T4回火度是优选的。
W回火度被归类为进行了固溶热处理和淬火。这是仅适用于诸如AA7xxx系列合金等在固溶热处理之后在室温下自然地时效的合金的不稳定回火度。这类代号是仅在表示自然时效周期时专用的，例如，W1/2hr。
T回火度被归类为热稳定回火度：
T1指从高温成型处理冷却并自然时效至基本稳定状态。适用于在从高温成型处理冷却后不进行冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不对冷加工的平坦化或矫直效果进行识别的产品。
T2指从高温成型处理冷却，经过冷加工，并自然时效至基本稳定状态。适用于在从高温成型处理冷却后进行冷加工以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
T3指经过固溶热处理、冷加工，并自然时效至基本稳定状态。适用于在固溶热处理后进行冷加工以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
T4指经过固溶热处理并自然时效至基本稳定状态。适用于在固溶热处理后不进行冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不识别冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
T5指从高温成型处理冷却，并随后经过人工时效。适用于在从高温成型处理冷却后不进行冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不识别冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
T10指从高温成型处理冷却，经过冷加工并随后经过人工时效。适用于进行冷加工以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
当对7xxx系列合金系统的产品进行固溶热处理和淬火处理时，出现了由超饱和固溶体构成的并且空位淬火的微结构，这些微结构特性联合起来形成了强化粒子，因为粒子生长至最佳尺寸/数量密度，所述强化粒子随着时间显示出近似“平方根函数”的强度增长(相对于自然时效)。因此，淬火和成型之间数天的必要等待时间导致损失了成型性的大量损失。
在成型操作之前的限定时间内对AA7xxx系列合金的裸板或复合坯件进行本发明的回复退火处理的一个很大的优点在于不用必须考虑货架期对成型性的影响。对经过固溶热处理、淬火(硬淬火或软淬火)以及长于1天或甚至2-4周(或者甚至1-6个月)的自然时效的AA7xxx系列铝合金进行本发明的回复退火处理去除了因在SHT之后的自然时效形成的会使合金处于过饱和固溶体的大量强化粒子(这些强化粒子可以是聚合体、富溶质集束(cluster)、富空位集束、GP(I)区GP(II)区)。应用根据本发明的短时热处理会造成大部分这些强化粒子的溶解，这进而导致了材料的显著软化，提高了这些AA7xxx系列铝合金的成型性并且保存了溶液中充足的溶质，使得在诸如烤漆周期等后期的热处理中依然能够实现强化反应。
这是由于因(在SHT之后的)自然时效可以被物质化并且未生长至特定尺寸/稳定性的任何强化粒子将在进行回复退火处理时返回至溶液中。但是，那些足够稳定而未返回至溶液中的粒子将保持在上述微结构中以促进在稍后的烤漆周期中的亚稳态η'强化沉淀物的成核/生长。
发明人发现，如果7xxx系列合金要经过人工时效，那么之前自然时效时长和针对人工时效温度的加热率能够影响最终的机械性质。只要SHT及随后的淬火与人工时效之间仅仅经过一段短的时间段，就不会有足够的时间形成大量的相对稳定的强化粒子(这些粒子充当成核位置和/或促使亚稳态η'强度沉淀物的生长)，并因此实现了降低机械性质。如果采用过快的加热率，那么强化粒子可能在它们能够促使亚稳态η'强化沉淀物的成核/生长前就溶解，从而会实现机械性质降低。因此，如现有技术所述，在W-回火度处理之后需要一定时间段的自然时效。
因此，相对于W-回火度处理，使用回复退火热处理的很大的益处在于那些足够稳定而不返回至溶液中的粒子将保持在微结构中以促进亚稳态η'强化沉淀物在烤漆周期中成核/生长。因此，在回复退火热处理和随后的成型之间不需要或几乎不需要自然时效时间(小于2天，优选地小于2个小时)，并且烤漆周期能够实现最终的高屈服强度。
相比之下，不论自然时效时间/尺寸/稳定性如何，使用W-回火度处理会溶解所有强化粒子。因此，在这样的W-回火度处理之后某些自然时效需要进行2天到甚至10天以能够通过后续的烤漆周期实现最终的高屈服强度。用于烤漆周期的加热速度越高，在W-回火度处理之后所需的自然时效时间越长。由于物流因素，通常不允许或不可能在成型部件被组装之前存储它们2天或更多天并且/或在不久之后就进行烤漆周期。
因此，根据本发明的优选实施方案，在成型操作的5天内(优选地2天内，最优选地1天内)使成型部件经过烤漆周期，其中，所述烤漆周期导致所述AA7xxx系列合金产品中至少300MPa的屈服强度，优选为至少350MPa的屈服强度，并且最优选为400MPa的屈服强度。
典型地，在成型操作之后，如同在制造汽车组件的领域中常见的那样，成型部件成为其它金属组件构成的组装件的一部分并且经过烤漆操作，以固化所使用的任何涂料或漆层。本领域中，这样的处理由术语“烤漆”或“烤漆处理”表示，并且在本领域中“经过这种处理”由术语“烤漆周期”表示。在烤漆周期中，成型AA7xxx系列合金(芯)也达到其期望的最终强度水平。典型地，烤漆周期包括一个以上的连续的短热处理，所述短热处理在大约140℃至200℃范围内持续大约10分钟至小于40分钟且通常小于30分钟。典型的烤漆周期包括：约180℃、20分钟的第一次热处理，冷却至环境温度，然后是约160℃、20分钟的热处理并冷却至环境温度。取决于汽车制造商，这样的烤漆周期可能包含2个至5个连续步骤并且包括干燥步骤，但无论哪种方式，铝合金产品处于高温(100℃-200℃)的累计时间优选地小于120分钟。
发明人的试验显示出在回复退火处理期间板材产品达到的温度有利地为150℃至250℃之间，优选在170℃至220℃之间，最优选在175℃至190℃之间。已经证明180℃是尤其有利的，因为该温度能将成型性的显著提高与烤漆后非常高的拉伸性结合起来。此外，其优点在于该温度相当低，使得板块能够快速达到该温度，并且又被快速冷却。
回复退火处理的时长可以非常短，实际上，使金属板材在非常短的时间(例如0.1秒或1秒)只达到目标温度就足够了。优选地，该处理持续不超过5分钟，优选不超过2分钟，最优选小于1分钟。实际上，回复退火处理通常将进行约1至30秒，优选2至15秒，最优选2至8秒。约6秒的时长是合适的。
试验显示出板材产品的加热率也是相关的。10-80℃/秒(优选20-60℃/秒)的快速加热率是有利的。
在达到回复退火温度并保持了所限定的时间后，优选地以约5-100℃/秒(优选50℃/秒)的速率对板材产品进行适度快速地冷却。本发明的在低温下回复退火处理的优点在于：至少对于规格尺寸小于1.5mm或小于1mm的薄板材产品来说，这样的冷却率可以通过自然冷却实现。因此，这样的板材可以不需要可选的强制冷却步骤。在特别适用于较厚规格的其它实施方案中，通过例如空气喷射、水喷雾或水淬火等将板材产品从回复退火温度主动冷却下来。主动式冷却是否优选还取决于合金组成。
对于回复退火处理来说，接触加热是优选的，其中，板材产品被夹持在两个加热板之间。有时该方法被称为“Waffeleisen”。如果考虑到有利于该合金组成和板材厚度的话，则在接触加热之后进行主动冷却，在主动冷却中，被加热的板材产品被夹持在两个冷却板之间。虽然批量处理也是可能的，但是任何其它的加热方法都是可能的，特别是连续热处理技术。例如，可以通过圆形感应超声波加热或通过红外(IR)辐射在连续热空气喷射炉中进行回复退火热处理。
在本发明的某些实施方案中，使整个板材产品经过回复退火处理。在某些实施方案中，例如通过仅将板材产品的一部分夹持在两个加热板之间，仅使板材产品的一个以上的部件经过回复退火处理。此局部回复退火在如下情况下可能尤其有用：板材产品的一部分在成型过程中将经历比其它部分更强或更复杂的变形。如果成型操作包括多个步骤，还能够首先使整个板材产品经受回复退火处理，进行第一(和缓)成型步骤；并且在经过一段时间后接着使半成型的板材产品的一个特定部件经受另一次回复退火。这将再次软化板材产品的下次成型步骤所必需的部分，就形成了更复杂的形状。对于仅加热板材产品的一部分而言，例如可以使用感应加热来进行局部加热。
在某些实施方案中，权利要求1的步骤是连续地进行的。在其它实施方案中，在两个成型步骤之间对板材产品进行回复退火处理。
优选地，在回复退火处理之后，板材产品被切割成坯件(blank)，被平坦化并随后经受成型操作，成型操作可以包括多个成型步骤。
在复合产品的情况下，芯层由AA7xxx系列铝合金制成，并且与芯层相比，优选由AA3xxx系列、AA4xxx系列、AA5xxx系列、AA6xxx系列合金或不同的AA7000系列铝合金制成一个或多个覆层，优选为诸如AA7072合金之类的低组分AA7xxx系列合金。覆层材料的化学组成可以在AA3004、AA3005、AA6016、AA6016A、AA6005、AA6005A、AA5005、AA5005A、AA5754、AA5051A、AA5052、AA5252、AA5352和AA5018的范围内。
成型操作优选为冷成型操作，即，在环境(室内)温度(例如约15℃到35℃)下进行该成型操作。可替代地，可以在15℃到250℃下进行成型。该成型可以是用于成型三维机动车部件的任意成型操作，并且特别地包括在环境温度或高温下的如模压、深拉、压制、压制成型和轧制成型等操作或者上述操作的组合。成型为三维成型部件可以在一个或多个不同步骤中完成。优选地，在进行第一成型步骤之前对板材进行回复退火，但是也可以或额外地在两个不同成型步骤之间进行回复退火。
在成型之前，铝裸板或复合板材料可以涂覆有适合于成型操作以及待生产的结构部件的组装以及表面处理的润滑剂、油或固体润滑剂。
能够由经过回复退火的板材产品成型的汽车结构部件包括车门内板、车门外板、侧板、发动机内罩、发动机外罩和/或后备箱盖板，以及A-柱、B-柱和C柱和其它BIW部件。
这里所用的“成型性”等表示裸板或复合板材料能够通过塑性变形成型为三维物体的相对容易度。例如，可以通过极限拉延比(LimitingDrawing Ratio)至少部分地确定由裸板或复合板材料制成的汽车覆盖件的成型性。由AA5xxx或6xxx合金系列裸铝板材料或具有由铝AA5xxx或6xxx合金系列制成的芯的铝复合板材料制成的汽车覆盖件的成型性在某些情况下可以由伸长率(更高的伸长率百分比可以表示更好的成型性)确定。但是，这不适用于AA7xxx合金系列的铝板材。例如，在T4回火度下的拉伸率约为18-21％的AA7xxx合金系列铝板材的成型性(更具体的，深拉)与在T79回火度下的拉伸率约为“仅”10％的AA7xxx合金系列铝板材的成型性之间不存在或几乎不存在差异。另外，在T4回火度下的AA7xxx合金系列铝板材的伸长率与在W-回火度下的AA7xxx合金系列铝板材的伸长率之间或者与在经过回复退火处理之后仅仅有限的时间的T4回火度板材的伸长率之间的差异是有限的(最多为2至4％)，然而它们之间的成型性的差异是显著的乃至非常大的。
因此，在本发明中通过所谓的“十字模具测试(cross-die test)”测量成型性，其中，使用十字形模具(cross-shaped die)通过深拉或模压操作使样品板材成型，并且测量在板材料失效之前可达到的最大十字模具高度(cross-die height)。
尽管根据本发明，铝裸板或复合板材产品的尺寸可以有各种变化以用于诸如车体面板等汽车结构部件，但是其总厚度(也就是在复合材料的情况下芯层和所有覆层的总和)在约0.5至4mm的范围内，优选为约0.7或1.0mm至约3.5mm，更优选为约1.5至约3.0mm。在使用复合材料的情况下，一层或多层覆层通常比芯板薄得多，并且各覆层构成了复合板总厚度的约2％至约25％。典型地，覆层构成复合板总厚度的约2％至约15％。在裸板产品的情况下，其全部由7xxx系列铝合金构成；而在复合板产品的情况下，至少芯层由7xxx系列合金构成。
在一个实施方案中，7xxx系列铝合金选自于由AA7021、AA7136、AA7050、AA7055、AA7150、AA7075、AA7081、AA7181、AA7085、AA7185以及它们的变体组成的组。
在本发明的优选实施方案中，裸板或复合板芯由包含如下组成(以wt％计)的铝合金制成：
任意地选自于由下列元素组成的组中的一种或两种元素：Mn 0.05至0.5％、Cr 0.05至0.5％、Ti 0至0.15、Fe 0至0.35、Si 0至0.25；
其它元素(或不可避免的杂质)，各自<0.05，总量<0.2；以及
余量的铝。
在本发明的另一个实施方式中，裸板或复合板的芯由包含如下组成(以wt％计)的铝合金制成：
任意地选自于由下列元素组成的组中的一种或两种元素：Mn 0.05至0.5％、Cr 0.05至0.5％、Ti 0至0.15、Fe 0至0.35、Si 0至0.25；
其它元素(或不可避免的杂质)，各自<0.05，总量<0.2；
余量的铝。
本发明还涉及由上述方法制造的成型铝合金汽车结构部件或机动车的白车身部件。
另外，本发明涉及包括这样的结构部件或白车身部件的机动车。
在一个实施方案中，如WO 2012/059509所述，在成型操作与烤漆周期之间进行额外的预时效热处理。典型地，这样的预时效热处理在50℃至250℃的温度下进行，优选为70℃至210℃，最优选为100℃至140℃。成型产品应当在预时效温度下保存不超过5小时以避免生产率降低，更优选为不超过1小时。最短时间为大约1分钟。典型地，上述预时效处理进行数分钟，例如，2-30分钟，优选为4或8分钟。这样的预时效处理的作用是降低成型铝部件的延迟断裂敏感度。已经发现，当通过例如模压成型为三维成型部件时，AA7xxx系列板材合金在处于诸如冲压车间等环境空气的环境温度下对断裂裂缝很敏感，因此，通常处于非侵蚀性的腐蚀环境中。这使得模压部件不是在成型操作时立即显示出明显的形成裂缝的倾向，而是具有一段时间或者甚至数天的延迟。但是，当使成型部件经受预时效处理时，其对延迟断裂的敏感性被显著弱化或者甚至得以克服。所述预时效处理可以包括单个热处理，但是也可以作为不同温度下的两个以上的一系列热处理而进行。
附图说明
现在将参照附图，借助于实施例对本发明进行说明，其中：
图1示出了针对各种时间(秒)和温度(℃)，在不同回火度下(即，W-20分钟、W-60分钟、T4)以及在根据本发明的回复退火之后，由富AA7021型合金制成的裸板产品的屈服强度(Rp)和极限拉伸强度(Rm)的图；
图2示出了如下板材的屈服强度(Rp)和极限拉伸强度(Rm)：该板材与图1的板材相同，并且该板材经过了相同的回复退火处理，但是在此之后该板材还经过了10天自然时效以及随后的人工时效周期，从而导致T79型回火度；
图3示出了与图2相同的并处于相同回火度(T79)下的板材的平均伸长率(Ag)和总伸长率(A)的图；
图4示出了在W-20分钟、W-60分钟、T4回火度下以及在回复退火处理之后，由包覆有AA7072的AA7081合金制成的复合铝合金板材的屈服强度(Rp)和极限拉伸强度(Rm)，其中，数字表示处理的时间(秒)和温度(℃)；
图5示出了下述板材的强度值：该板材与图4的板材相同，但是该板材在回复处理后经过了10天自然时效以及随后的人工时效处理，从而导致T79型回火度；
图6示出了与图5相同的板材产品在人工时效(T79回火度)后的平均伸长率(Ag)和总伸长率(A)；
图7示出了针对230mm坯件尺寸的在各种回火度下各种板材产品(即，AA7021型合金、包覆AA7021型合金以及AA6016合金)的可达到的十字模具高度；
图8示出了针对260mm坯件尺寸的在各种回火度下各种板材(即，AA7021型合金、包覆AA7021型合金以及AA6016合金)的可达到的杯(cup)高度。
具体实施方式
实施例1
轧制铝合金裸板材产品是通过铸造具有以下组成(以wt％计)的富AA7021型合金而制成的：6.4的Zn、1.9的Mg、0.14的Zr、0.15的Fe和0.1的Si，其余为铝和不可避免的杂质。对铸锭进行均质化、剥落氧化皮、预热并热轧至约4.2mm，并冷轧至最终规格1.2mm。
冷轧制板材经过465℃的固溶热处理并通过水淬火进行淬火。在淬火后，板材被切割成许多拉伸测试坯件，使各个坯件处于不同的回火度。特别地，在淬火后20分钟和60分钟(W-20分钟和W-60分钟)时以及最初的T4状态(约6个月自然时效(NA))下进行拉伸测试。接着，通过在特定温度的两个加热板之间夹持2至10秒的预定时间，使某些T4样本经过回复退火处理。在从加热板上取下之后，所述样本在冷水中淬火并在2小时内进行拉伸测试。
图1示出了所进行的拉伸测试的结果。从图1中可以看到，不管其经过的自然时效量如何，在1至12秒内的100℃至最高350℃的短时热处理将7xxx合金的屈服强度再次降低至与在SHT和淬火后的0到60分钟内其具有的水平相同的低水平。另外，上述合金的延展性和成型性变得比典型自然时效状态(回火度T4)下好得多。图1还示出了如180℃这样的低温能够带来类似于甚至优于300℃高温的结果，这对于需要高达400℃高温的专利文献WO 2010/142579 A1的现有技术的教导而言是出人意料的。
当然，该热处理必须对最终部件(即在成型部件经过烤漆周期之后的最终部件)的强度没有或几乎没有影响。因此，图1的样本经过了产生T79型回火度的90C/3h+130C/5h+150C/10h的时效处理。之后，再次测量强度值，并在图2中示出了结果。因此，与T4加(T4plus)人工时效(由变量x表示)相比，使用经回复退火的材料实现了相当的强度。180℃看起来是回复退火的优选温度，其导致人工时效后特别高的屈服强度值。
如图3所示，还测量了相同样品的伸长率。因此，180℃的回复处理产生了与T4加人工时效(x)类似的结果。更高温度和更长时间的回复退火会造成延展性降低。因此，在本发明中，低温和短时间是优选的。
实施例2
另一板材产品通过下述过程制备：分别铸造铝合金AA7081和AA7072，进行均质化，并将作为包覆层的AA7072合金轧制复合至作为芯层的AA7081合金。该产品被热轧制成约为4.2mm的规格，并且被冷轧制至1.2mm的最终规格。该轧制板材产品经过固溶热处理和淬火，并且随后被切割成拉伸测试坯件，如实施例1中那样，这些坯件处于不同的回火度并经过相同的回复退火处理。
图4示出了在回复退火后2小时内进行的拉伸测试的结果，图中的数字还是表示回复退火处理的时间和温度。该结果再次显示出，与T4回火度相比，本发明的退火导致屈服强度和拉伸强度显著降低，因而使得能够对该复合板进行更复杂的成型操作。
如实施例1一样，在回复处理之后，样本经过了10天自然时效之后的90C/3h+120C/5h+150C/10h的人工时效处理。如图5所示，与250℃或300℃相比，在180℃的回复退火温度下能够实现甚至更高的强度。可见更高的温度导致了更低的最终强度。
图6示出了图5中所示的样品的最终伸长率。可以看出更高的退火温度导致更低的延展性这一趋势。
实施例3
制备三种不同板材产品并且在十字模具上对它们进行深拉试验，其中，在断裂处测量杯高度。这三种不同板材产品包括实施例1的富AA7021型合金的裸板材料(7021v2)、具有相同的芯体组成并包覆有AA7072合金的复合板材产品(7021v2Clad)以及出于对比目的由AA6016系列组成的板材产品(Carlite)。上述板材产品被切割至230mm至260mm的尺寸，并使它们处于图7和8中示出的不同的回火度状态。图的中部示出了经过6秒的180℃的回复退火处理的T4样品可达到的十字模具高度。在右侧，对不同的W-回火度进行测试，并且左侧示出了T4回火度下可实现的十字模具。
上述结果表明尽管W-回火度产生了最佳的成型性，但是根据本发明的在回复退火处理之后的成型性仍然明显好于在T4或T79回火度下的成型性。
因此，在因高能耗和铝板材粘接至工具的高风险而不优选W-回火度工艺的情况下，由于可以在低至180℃的温度下进行，因此本发明的回复退火处理将成为优选的方法，从而使得处理的时间和能耗都更少。另外，如果使用直接接触加热的话，铝板材粘接至加工工具的风险实际为0。换言之，当结构部件或BIW部件的设计无法从室温下处于T4(T6x或T7x)回火度的裸AA7xxx合金板材或复合AA7xxx合金板材开始成型时，并且如果结构部件或BIW部件没有复杂到必须再次回到W-回火度，那么在裸AA7xxx合金板材或复合AA7xxx合金板材在室温下被成型之前，对处于T4回火度的裸AA7xxx合金板材或复合AA7xxx合金板材实施本发明的回复退火处理是成本效益很高的方案。另外，与诸如T4等传统回火度相比，具有低回弹和低挤压力的优点。此外，可以使用标准润滑剂。

Claims (13)

1.一种制造机动车的成型铝合金汽车结构部件或白车身(BIW)部件的方法，所述方法包括至少如下步骤：
a.提供规格范围为约0.5mm至4mm的轧制铝合金裸板或复合板材产品，其中，所述板材产品包括由AA7xxx系列铝合金制成的至少一个层，所述板材产品经过了固溶热处理和淬火，并且随后经过了至少1天的自然时效期；
b.使经过自然时效的所述板材产品经受回复退火处理，所述回复退火处理是在100℃至350℃之间的温度下持续0.1至60秒的热处理；
c.使被加热的所述板材产品选择性地经受强制冷却操作；
d.在所述回复退火处理后2小时内，优选30分钟内，对所述板材产品进行成型以获取三维成型的汽车结构部件或白车身(BIW)部件。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在上述成型操作1天内使上述三维成型的部件经受烤漆周期，其中，所述烤漆周期造成所述成型的部件中的至少300MPa的屈服强度，优选为至少350MPa，并且最优选为400MPa。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述板材产品在所述回复退火处理期间被加热至150℃至250℃之间的温度，优选170℃至220°C之间的温度，最优选175℃至190℃之间的温度。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述回复退火处理进行1至30秒，优选2至15秒。
5.如上述权利要求任一项所述的方法，其中，所述回复退火处理的热处理通过接触加热进行，所述接触加热之后选择性地进行接触冷却，在所述接触加热中所述板材产品被夹持在两个加热板之间，在所述接触冷却中所述板材产品被夹持在两个冷却板之间。
6.如上述权利要求任一项所述的方法，其中，在两个成型步骤之间使所述板材产品经受所述回复退火处理。
7.如上述权利要求任一项所述的方法，其中，在所述回复退火处理之后并且在成型步骤之前将所述板材产品切割成坯件。
8.如上述权利要求任一项所述的方法，其中，轧制的所述板材产品是复合板材产品，所述复合板材产品具有由AA7xxx系列铝合金制成的芯层和由AA6xxx系列合金或优选为AA7072合金的低组分AA7xxx系列合金制成的覆层。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述裸板或所述复合板的芯由铝合金制成，所述铝合金的组成以wt％计包含：
Zn 3.8至8.2，优选5.0至7.0，更优选5.5至6.5；
Mg 1.5至2.3，优选1.5至2.1；
Cu <0.45，优选<0.30；
Zr 0.04至0.25％；
任意地选自于由下列元素组成的组中的一种或两种元素：Mn 0.05至0.5％、Cr 0.05至0.5％、Ti 0至0.15、Fe 0至0.35、Si 0至0.25；
其它元素(或不可避免的杂质)，各自<0.05，总量<0.2；以及
余量的铝。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述裸板或所述复合板的芯由铝合金制成，所述铝合金组成以wt％计包含：
Zn 3.8至8.2，优选5.0至7.0，更优选5.5至6.5；
Mg 1.5至2.3，优选1.5至2.1；
Cu 0.6至2.4，优选1.2至2.4；
Zr 0.04至0.25％；
任选地选自于由下列元素组成的组中的一种或两种元素：Mn 0.05至0.5％、Cr 0.05至0.5％、Ti 0至0.15、Fe 0至0.35、Si 0至0.25；
其它元素(或不可避免的杂质)，各自<0.05，总量<0.2；以及
余量的铝。
11.如权利要求2所述的方法，其中，在所述成型操作与所述烤漆周期之间，使所述成型的部件在50℃至250℃之间的温度下经受1分钟至5小时的预时效热处理。
12.一种由根据上述权利要求中任一项所述的方法制造的机动车的汽车结构部件或白车身部件。
13.一种机动车，其包括通过权利要求1-11中任一项所述的方法获得的成型铝合金结构部件或白车身部件。
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