CN105986149A - 汽车车身用铝合金 - Google Patents

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Abstract

汽车车身用铝合金,其成分的质量百分含量为:Cu0.04-0.11wt%;Cr≤0.10wt%;Ti≤0.12wt%;Fe0.04-0.13%;Si1.50-1.8wt%;Mg0.38-0.50wt%;Mn0.080-0.12wt%,余量为Al。铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后,再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材;将铝合金板材在540-565℃进行固溶处理后快速淬火至低于100℃,然后于30分钟内进行预时效处理,预时效处理工艺为:于180-220℃预时效1-10s,或者于60-100℃预时效0.2-12h。铝合金经过预时效处理后室温放置过程中性能稳定,烤漆前具有较好成形性能。

Description

汽车车身用铝合金
技术领域
[0001] 本发明涉及一种6XXX系铝合金,尤其涉及一种用于汽车车身板的铝合金材料,属 于铝合金技术领域。
背景技术
[0002] 汽车轻量化是汽车的发展方向之一,而汽车的铝合金化则是轻量化的重要手段。 近年来,汽车车身铝合金板的开发一直是国内外研究的重点,其主要集中在2 XXX系、5xxx 系和6χχχ系三大系列。6χχχ系错合金相对于5χχχ系错合金,具有更高的烘烤硬化性能 及抗冲击性能;低Cu的6χχχ系错合金通常比高Cu的2χχχ系错合金,具有更好的耐蚀性 能。因此目前铝合金车身板的发展趋势是开发6 ΧΧΧ系车身板用铝合金。
[0003] 目前,ΑΑ6022、ΑΑ6111、ΑΑ6016合金作为汽车车身板材料已经在欧美生产的汽车 中得到应用。其中,ΑΑ6111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。同时该合金中的Cu含量较高,降低了材料的耐蚀性能。AA6016、AA6022合 金为低Cu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。目前已经 得到应用的汽车车身用6 XXX系合金主要为过剩Si型合金。过剩Si的添加一方面能提高 材料的成 形性能,同时也可以提高合金的烘烤硬化效应。
[0004] 因此,有必要开发一种新型的高过剩Si型汽车车身板用6XXX系铝合金及其热 处理工艺,使得合金板材在汽车材料生产厂制备完毕后,具有良好的成形性能并稳定至材 料冲压之前;且具有较强的烤漆硬化能力。
发明内容
[0005] 本发明的目的是克服现有汽车车身用铝合金性能的不足,提供一种具有较高烘烤 硬化性能且成形性能较好的汽车车身板用铝合金及其热处理工艺,通过合理优化合金中各 元素的含量及预时效工艺,使得材料具有较好的综合性能。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现: 汽车车身用铝合金,其成分的质量百分含量为:Cu 0.04 - 0.11 wt% ; Cr彡0.10 wt% ;Ti ^ 0.12 wt% ;Fe 0.04 - 0.13 wt% ;Si 1.50 -1.8 wt% ;Mg 0.38 - 0.50 wt% ;Mn 0.080-0.12 wt%,余量为 Al。
[0007] 进一步,其成分的质量百分含量为:Si L 90 wt%,Mg 0· 40 wt%,Μη 0· 1 wt%, Fe0.0 · 12 wt%,Cu 0· 10 wt%,Ti 0· 08wt%,Cr 0· 07 wt%,余量为 Al。
[0008] 进一步,其成分的质量百分含量为:Si 1. 70 wt%,Mg 0· 60 wt%,Mn 0· 2 wt%, Fe 0· lOwt %,Cu 0· 09wt %,Ti 0· 08 wt %,Cr 0· 05 wt %,余量为 A1。
[0009] 进一步,其成分的质量百分含量为:Si L 8 wt%,Mg (λ 50 wt%,Μη (λ 05 wt%, FeO. 11 wt %,Cu 0· 05 wt %,Ti 0· 10 wt %,Cr 0· 05 wt %,余量为 Α1。
[0010] 进一步,其成分的质量百分含量为:Si 1. 80 wt%,Mg 0· 60 wt%,Μη 0· 10 wt%, FeO. 10 wt %,Cu 0· 08 wt %,Ti 0· 09wt %,Cr 0· 07 wt %,余量为 A1。
[0011] 汽车车身用铝合金的热处理方法,包括,铝合金锭进行均匀化退火热处理后,再经 过热乳、中间退火、冷乳加工成板材;将铝合金板材在500-600°C进行固溶处理后快速淬火 至低于110°C,然后于20分钟内进行预时效处理,预时效处理工艺为:于150-20(TC预时效 3-10s,或者于 50-90°C预时效 0· 3-10h。
[0012] 进一步,150-200°C预时效4-10s后再于30h之内进行65 -75 °C时效处理 0.4-8h〇
[0013] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在: 本发明通过控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量,使得材料具有较高的强度水平和成 形性能,调整微量元素 Mn、Fe的含量,进一步使得材料的成形性能得到优化;同时结合预 时效工艺的实施,使得材料兼顾较高的烤漆强度和成形性能。
具体实施方式
[0014] 下面结合实施例对本发明作进一步说明: 针对现有商业用汽车车身用6XXX系铝合金强度较低的现状,通过合理调整各合金元 素的含量,以达到提高烘烤硬化性,并保证材料成形性能的目的。
[0015] 本发明汽车车身用铝合金,Si 1. 35 - 2. 1 wt% ;Mg 0· 30 - 0· 60 wt% ;Cu 0. 04 - 0. 11 wt% ;Mn 0. 04 - 0. 2 wt% ;Cr ^ 0. 10 wt% ;Ti ^ 0. 12 wt% ;Fe 0. 04 -0.13 wt% ;余量为 Al。其中,优选:Si 1.50 - 1.8 wt% ;Mg 0.38 - 0.50 wt% ;Mn 0. 080-0. 12 wt%〇
[0016] 汽车车身用铝合金的热处理方法,铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后,再经过 热乳、中间退火、冷乳加工成板材;将铝合金板材在500-600°C进行固溶处理后快速淬火至 低于110°C,然后于20分钟内进行预时效处理,预时效处理工艺为:于150-200 °C预时效 3-10s,或者于50-90°C预时效0. 3-10h,优选为150-200°C预时效4-10s后再于30h之内进 行65 -75°C时效处理0. 4-8h。
[0017] 板材在T4P状态下晶粒全部为等轴晶,晶粒尺寸不超过40 μπι,平均尺寸在 20-30 μπι。材料模拟烤漆(2%预拉伸后,再进行175°CX30min时效处理)前的总延伸率 不低于28%,平面应变下的变形极限(FLD0)大于0. 24 ;而烤漆后屈服强度不低于180MPa。 该材料不仅具有较高的烤漆性能,而且成形性能较佳,满足汽车车身板的生产和使用需要。
[0018] 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材料 的强度水平(烤漆性能),也决定了材料的成形性能。增加 Mg的含量能够增加固溶强化以及 时效强化效果,从而提高材料的强度水平。但与此同时可能造成材料应变敏感系数的下降 以及应变集中,从而降低材料的成形性能;增加 Si的含量不仅有利于提高材料的强度水 平,同时由于高Si所带来的晶粒细化、微观组织的细化,使得变形过程中,应变更加均匀, 成形性能更好。但Si的含量不宜过高,过高则造成材料中存在大量的难溶的过剩Si颗 粒,使得材料的成形性能下降。Cu是6 XXX系合金中仅次于Mg、Si元素的主要添加元素。 Cu在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及成形性能。但添加较多的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。本发明将主 合金元素 Mg、Si、Cu以及Fe、Μη等微量元素含量合理调整,并对合金施以预时效处理,使 得材料性能稳定,并兼顾较高的成形性能和烤漆硬化能力。
[0019] 本发明的实际应用及其优点将由以下例子体现。
[0020] 实施例1 错合金成分以质量百分比计为:Si L90 wt%,Mg 0.40 wt%,Mn 0.1 wt%,Fe0.0.12 wt%,Cu 0.10 wt%,Ti 0.08wt%,Cr 0.07 wt%,余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:100°C XIOmin。自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。
[0021] 实施例2 错合金成分以质量百分比计为:Si 1.70 wt%,Mg 0.60 wt%,Μη 0.2 wt%,Fe 0.10wt%,Cu 0.09wt%,Ti (λ 08 wt%,Cr 0.05 wt%,余量为 Al。铝合金铸锭经均匀化 处理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:200°C X5s。自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。
[0022] 实施例3 错合金成分以质量百分比计为:Si L 8 wt%,Mg 0· 50 wt%,Μη 0· 05 wt%,FeO. 11 wt%,Cu 0.05 wt%,Ti 0.10 wt%,Cr 0.05 wt%,余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:150°C XIOmin。自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。
[0023] 实施例4 错合金成分以质量百分比计为:Si 1. 80 wt%,Mg 0· 60 wt%,Μη 0· 10 wt%,FeO. 10 wt%,Cu 0.08 wt%,Ti 0.09wt%,Cr 0.07 wt%,余量为Al。铝合金铸锭经均匀化处理后, 热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:175°C X5min。 自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。
[0024] 实施例5 错合金成分以质量百分比计为:Si 1.4 wt%,Mg 0.53 wt%,Μη 0.12 wt%, Fe0.06wt%,Cu 0.08 wt%,Ti 0.10 wt%,Cr 0.07 wt%,余量为 Al。铝合金铸锭经均 匀化处理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理: 180°C X2s后,再于24h内进行80°C X8h时效处理。自然时效两周后模拟烤漆处理(2% 拉伸+175°C X30min)。
[0025] 比较例1 错合金成分以质量百分比计为:Si L80 wt%,Mg 1.0 wt%,Mn 0.05 wt%,Fe0.10 wt%,Cu 0.05 wt%,Ti 0.15 wt%,Cr 0.10 wt%,余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:175°C X5min。自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。
[0026] 比较例2 错合金成分以质量百分比计为:Si 0.8 wt%,Mg 1.0 wt%,Mn 0.01 wt%,Fe0.15 wt%,Cu 0.08 wt%,Ti 0.15 wt%,Cr 0.10 wt%,余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后,热乳并冷乳至1mm的薄板;薄板经过固溶处理后水淬,再进行预时效处理:175°C X5min。自然时效两周后模拟烤漆处理(2%拉伸+175°C X30min)。实施例1-5所示的薄 板模拟烤漆前后性能指标及比较例1-2的性能对比,详细见表1。
[0027]
Figure CN105986149AD00061
表1 综上所述,本发明通过控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量,使得材料具有较高的强度 水平和成形性能,调整微量元素 Mn、Fe的含量,进一步使得材料的成形性能得到优化;同 时结合预时效工艺的实施,使得材料兼顾较高的烤漆强度和成形性能。多种技术措施确保 材料具有较好的综合性能,是制造汽车车身的理想材料,市场应用前景广阔。
[0028] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1. 汽车车身用铝合金,其特征在于,其成分的质量百分含量为:Cu 0.04 - 0. 11 wt % ;Cr < 0. 10 wt% ;Ti < 0. 12 wt% ;Fe 0. 04 - 0. 13 wt% ;Si 1. 50 - 1. 8 wt% ;Mg 0. 38 - 0.50 wt% ;Mn 0.080-0.12 wt%,余量为 Al。
2. 如权利要求1所述的汽车车身用铝合金,其特征在于,其成分的质量百分含量为:Si 1. 90 wt % ? Mg 0. 40 wt % ? Μη 0. 1 wt % ? Fe0.0 . 12 wt % ? Cu 0. 10 wt % ? Ti 0. 08wt % ? Cr 0. 07 wt%,余量为 Al。
3. 如权利要求1所述的汽车车身用铝合金,其特征在于,其成分的质量百分含量为:Si 1. 70 wt % ? Mg 0. 60 wt % ? Μη 0. 2 wt % ? Fe 0. lOwt % ? Cu 0. 09wt % ? Ti 0. 08 wt % ? Cr 0. 05 wt%,余量为 Al。
4. 如权利要求1所述的汽车车身用铝合金,其特征在于,其成分的质量百分含量为:Si 1.8 wt % ? Mg 0. 50 wt % ? Μη 0. 05 wt % ? FeO. 11 wt % ? Cu 0. 05 wt % ? Ti 0. 10 wt % ? Cr 0. 05 wt%,余量为 Al。
5. 如权利要求1所述的汽车车身用铝合金,其特征在于,其成分的质量百分含量为:Si 1. 80 wt % ? Mg 0. 60 wt % ? Μη 0. 10 wt % ? FeO. 10 wt % ? Cu 0. 08 wt % ? Ti 0. 09wt % ? Cr 0. 07 wt%,余量为 Al。
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CN112626429A (zh) * 2019-10-08 2021-04-09 有研工程技术研究院有限公司 一种提高6000系铝合金板材抗时效稳定性的方法

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