双级淬火对车身板用6016铝合金烤漆硬化效应的影响

以硬度为主要表征手段研究双级淬火的中间淬火温度和保温时间对6016铝合金板材的时效及模拟烤漆行为的影响。采用DSC和透射电镜对比分析常规淬火和双级淬火对随后自然时效态样品与烤漆态样品纳米相的影响。结果表明:最佳的中间淬火工艺制度为(100℃,1 h),并且该工艺下合金自然时效过程性能稳定,但随后人工时效硬化速率大;双级淬火样品自然时效后表现出良好的塑性(δ28%)、成形性(σ_(0.2)120MPa,n≈0.24,r≈0.78)和模拟烤漆后强化能力(σ_(0.2)220 MPa,PBR110MPa)。双级淬火样品在100℃淬火时形成了均匀弥散并大于临界尺寸的Mg-Si团簇。这些团簇可抑制自然时效过程中小尺寸团簇的形成,从而保持这些样品的性能基本不变。这些团簇使得随后人工时效过程中β″相激活能由76.0 kJ/mol降至57.5kJ/mol,促进了模拟烤漆后形成的β″相的析出,从而提高双级淬火样品的烤漆硬化效果。     

车身用6022铝合金热加工图及组织演变

利用Gleeble-3500热模拟试验机测定了6022铝合金的应力应变行为,基于动态材料模型,构建了热加工图。观察了不同变形条件下的金相组织。实验结果表明:当形变量为60%时,6022铝合金热加工图中存在局部较高的功率耗散区(加工温度为440~550℃、应变速率为0.01~1 s~(-1)时),达30%以上,为实验材料的最佳热加工区,在该区域热变形后,材料晶粒细小;热加工图中存在3个失稳区,加工温度为300~390℃,应变速率为0.01~0.02 s~(-1);加工温度为300~340℃,应变速率为0.4~10 s~(-1);加工温度为470~500℃,应变速率为0.6~10 s~(-1)。实际热加工过程中应避开此区域,防止材料内部微观缺陷的产生。     

Ag对汽车车身板用6022合金组织和性能的影响

通过显微硬度测试、拉伸实验、DSC分析和TEM观察,研究微量Ag的添加对6022汽车车身板成形性能、模拟烤漆后的力学性能、时效动力学和微观组织的影响。结果表明:在6022合金中添加0.35%(质量分数)Ag,可以显著提高6022合金175℃时效30min后的强度,提高时效响应速度和峰值硬度,但对T4态下成形性能的影响较小;Ag的加入对时效过程的影响是通过促进GP区的形成,进而为β″相的析出提供更多的形核位置,从而促进主要强化相β″相的析出。     

冷变形对汽车车身用Al-Mg-Si薄板烤漆硬化性的影响

针对T4态汽车车身用Al-1.3Mg-1.2Si-0.5Cu-0.7Mn合金板材,采用室温拉伸变形结合DSC测定分析研究了冷变形程度对其再经烤漆处理后的屈服强度及时效析出特点的影响规律。结果表明,当变形量较大时,T4态Al-1.3Mg-1.2Si-0.5Cu-0.7Mn合金板材具有较强的加工硬化能力;冷变形量超过15%后,由于加工硬化导致其屈服强度增加了近190 N/mm2;承受不同程度拉伸变形的T4态合金板经烤漆处理后均表现出比较明显的烤漆软化现象;虽然烤漆前的室温拉伸变形能促进T4态合金板材在随后烤漆处理时β″过渡相的析出,但仅能部分弥补由于软化过程所致合金板材屈服强度的降低,略有改善T4态合金板材烤漆硬化性的作用。     

汽车车身用铝合金板

雷诺金属公司报道,用铝合金制造的出租汽车的门板和防护板,在芝加哥使用3年之后表明,铝合金板的抗腐蚀性能比钢板好。制造钢部件的工具或模具,不需要更换或修改,就能用来制造铝合金部件。     

汽车车身用板铝合金

美国阿尔考公司的5182合金主要用来制造汽车车身用板材,它在成形为部件时有很好的成形性能和高的强度。该合金有良好的耐蚀性和抗疲劳性能。废料可回收在生产本合金时使用或与6×××系合金废料合并使用。 5182合金的成分(％)为:Mg4.0～5.0,Mn0.20～0.50,杂质Si≤0.20,Fe≤0.35,Cu≤0.15,Cr≤0.10,Zn≤0.25,Ti≤0.10,其他杂质总量≤0.15,余量为Al。 5182合金的物理和机械性能:比重2.65×10~3千克/米~3,熔化温度范围575～640℃。在退火状态下:弹性模量7.0×10~3兆帕,抗拉强度275兆帕,屈服强度130兆帕,伸长率21％,     

分级淬火对6016铝合金自然时效及烤漆硬化的影响

通过硬度测试、拉伸试验、杯凸试验,结合SEM、EDS等分析方法,研究了固溶淬火温度、时间对6016铝合金自然时效的抑制作用和烤漆过程中硬化效应的影响。结果表明:分级淬火工艺一定程度上可以抑制自然时效对板材力学性能的不利影响,还能促进板材的快速时效强化,当淬火介质温度为100℃且保温时间为50~60 min时,对板材自然时效的抑制作用强,烤漆前具有良好的成形性能(IE值为8.2 mm),烤漆硬化效应最高(PBR值为38 HV0.3),烤漆后力学性能较佳,强化相为尺寸较大且以Al Fe Si为主要组成的金属间化合物,还有主要由Mg和Si元素组成的纳米级第二相析出粒子。     

预时效对车身用6016铝合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等手段研究了不同预时效处理对6016铝合金烘烤前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:6016铝合金具有较强的自然时效硬化能力,自然时效24 h的6016铝硬度比固溶态合金硬度增加了45.6%。自然时效超过24 h以后,合金硬度值变化不大。通过预时效处理可以显著提高6016铝合金的烘烤硬化效果。经550 ℃×30 min固溶+160 ℃×10 min预时效处理后,6016铝合金规定塑性延伸强度为131.4 MPa,伸长率为24.7%。再经175 ℃×30 min烘烤后合金规定塑性延伸强度达到199.5 MPa,烘烤硬化值(BH)为68.1 MPa,此工艺为6016铝合金车身板最佳的热处理工艺。     

热处理对汽车车身用5182铝合金板性能的影响

采用Gleeble3800热模拟机对5182铝合金进行压缩变形试验,分析了该合金在变形温度350~480℃、应变速率0.001~1 s-1、工程变形量为66.6%条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了5182铝合金的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区,得到5182铝合金热变形激活能Qdef=160.46 k J/mol;根据热加工图确定了最佳的热加工区间变形温度355~450℃,应变速率0.1~0.001 s-1。对安全区内热加工后5182铝合金组织的微观形貌进行了研究,为该合金的热加工工艺制定提供了依据。     

预时效对6016铝合金时效硬化和烤漆性能的影响

以6016铝合金为研究对象,采用万能拉伸试验机等测试手段,研究了固溶淬火+预时效+自然时效制度对合金加工成型及烤漆性能的影响。结果表明,该合金固溶淬火后(T4态)具有一定的自然时效硬化倾向,不利于合金的加工成型和烤漆硬化。采用预时效制度能抑制该合金的自然时效硬化倾向,能明显增加烤漆处理的硬化速度,提高合金的烤漆硬化能力。     

乘用汽车车身铝合金薄板生产工艺

对乘人汽车车身铝合金薄板(ABS,Auto Body Sheet)生产工艺作了全面的阐述,特别是对热处理工艺中的双级时效(预时效与喷漆后的烘烤时效)作了重点介绍,这是6×××系合金ABS特有的时效处理;化学转化膜处理也是宜在铝加工厂进行的ABS带材生产中特有的工艺之一。ABS的预时效(pre-aging)温度为80℃,时间为15 min左右;第二阶段时效即烘烤温度为170℃,保温30 min左右,具体时间决定于漆膜固化所需的时间。无铬的锆/钛盐类转化膜处理也是ABS生产的关键工艺之一。中国在2013年前还不具备批量生产ABS的条件,必须建设这类产品生产项目,为汽车的轻量化与国家节能减排政策的推广提供充分的物质基础。     

淬火速率对汽车用新型高强韧铝合金晶间腐蚀的影响

采用晶间腐蚀实验结合扫描和透射电镜分析,研究淬火速率对汽车用新型高强韧铝合金晶间腐蚀的影响。结果表明:淬火速率从960℃/s降低至1.8℃/s,晶界淬火析出相的长度及无沉淀析出带PFZ宽度分别从24.3 nm和23.7 nm增加至94.5 nm和97.8 nm,晶间腐蚀等级从3级增加至4级,最大腐蚀深度和平均腐蚀深度从71.6μm和60.3μm分别增加至174.2μm和157.9μm。随着淬火速率的减小,晶界析出相的粒径增加,晶界析出相的相间距增加,晶界PFZ宽度也相应增大,晶界析出相的Zn含量增加最快,Mg含量的增加次之,Cu含量的增加最慢,从而导致晶间腐蚀深度增加。     

时效对7055铝合金淬火敏感效应的影响

通过电导率、常温力学性能测试和透射电镜研究了时效对7055铝合金淬火敏感效应的影响。结果表明:合金固溶后慢速淬火时,晶粒内部和晶界上析出大量粗大的η平衡相,基体中的溶质过饱和度及空位浓度大大降低,不利于时效时强化相的均匀弥散析出,导致合金的力学性能下降;双级时效对快速淬火合金的力学性能影响不大,但提高了慢速淬火合金的力学性能,因而一定程度减少了合金的淬火敏感效应;这是因为相对单级时效而言双级时效可使慢速淬火合金中得到更多强化相,分布也更均匀弥散,从而减小空位浓度降低带来的不利影响;在本研究中,100℃,24 h 121℃,24 h是最佳的双级时效制度。     

淬火速率对汽车用AA6016铝合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、导电率测量仪等手段,分析了不同淬火速率对AA6016l铝合金组织和性能的影响。研究表明:AA6016铝合金经过560℃×5 min的重新固溶处理后,组织中晶界清晰可见,未有晶界过烧、晶粒异常长大现象出现。水冷淬火的AA6016铝合金试样晶界无粗大析出相,空气淬火试样组织中晶界有粗大第二相析出。25℃水淬的AA6016铝合金试样具有更高的硬度和屈服强度。90℃水淬AA6016铝合金试样的硬度和屈服强度与25℃水淬试样相近,但具有更高的伸长率。空气冷淬火试样硬度和屈服强度较低,但具有更高的导电率。     

热处理对新型汽车车身铝合金板性能的影响

铝合金板是汽车车身轻量化的重要材料。本文采用不同工艺对Al-Mg-Si-In新型汽车车身铝合金板进行了热处理,并进行了铝合金板的力学性能和耐磨损性能的测试与分析。结果表明:与常规热处理相比,超声辅助热处理明显提高铝合金板的力学性能和耐磨损性能;抗拉强度增加31%,屈服强度增加76%,断后伸长率减小4%,磨损体积减小45%。在超声辅助热处理过程中,随热处理温度从350℃增加至410℃,铝合金板的强度和耐磨损性能均先提高后下降,优选的热处理工艺为380℃退火1 h、超声振动频率35 Hz的超声辅助热处理。     

预时效对汽车车身用Al-Mg-Si-Cu铝合金板材组织及性能的影响

研究了预时效工艺对汽车车身用Al-Mg-Si-Cu铝合金板材组织及性能的影响。结果表明,合金板材固溶水淬后进行合适的预时效处理,能够显著降低自然时效的有害作用,合金板材的成形性能及烘烤硬化能力显著提高。预时效处理后,形成的原子团簇(或GP区)尺寸明显大于自然时效形成的原子团簇(或GP区),能够作为合金主要强化相β″的形核核心,有效促进烘烤条件下β″相的析出,从而显著提高板材烤漆硬化能力。合金板材经150℃/5 min预时效后,能够获得成形性能和烘烤硬化能力的良好组合。     

Ge对汽车车身板用Al-Mg-Si系铝合金组织和性能的影响

通过相图、第一性原理计算和DSC、TEM等方法,研究了Ge元素对汽车车身板用Al-Mg-Si系铝合金第二相析出行为和合金性能的影响。结果表明:Ge原子比合金中其他原子(Mg、Si、Cu、Mn)具有较低的空位形成能和较强的空位结合能,能促进析出相的形成,有效延缓自然时效现象;Ge元素的添加,使合金的人工时效硬化速率加快,由于基体中更多空位形核中心的出现,使得析出相更加细小弥散,提高合金强硬度。     

温变形对汽车车身用6061铝合金自然时效及力学性能的影响

以汽车车身用6061-T4铝合金为研究对象,利用显微硬度测试、拉伸试验和透射电子显微镜(TEM),研究温变形对汽车车身用6061铝合金自然时效及烤漆硬化的影响。结果表明:温变形后的6061铝合金不会发生明显的自然时效效应,放置8 d的自然时效过程中硬度值保持稳定;对温变形样品分别立即和停放8 d后,实施模拟烤漆(180℃人工时效30 min)温变形后立即进行烤漆,其硬化能力与放置8 d后再进行烤漆样品的无明显差异。合金烤漆后的硬度与温变形温度有关,在160~230℃范围内,随着温变形温度上升,硬度上升;而经250℃拉伸后,烤漆硬度出现下降,230℃为最适宜温度,此条件下成形后的6061铝合金经烤漆过程后,硬度最高值可达到114HV。     

预时效及烤漆硬化处理对6016铝合金显微组织及硬度的影响

针对车身覆盖件用6016铝合金固溶处理后自然时效过程导致的硬化问题,研究了预时效温度对自然时效过程及后续烤漆硬化过程中硬度的影响,并通过光学显微镜、透射电镜进行了微观精细结构观察。结果表明:随自然时效时间的延长,铝合金硬度呈现升高的趋势,且前期升高速率极快;经80℃×4 h的预时效处理,自然时效14天后硬度值最小,而人工时效后硬度增量最大;自然时效过程中过饱和固溶原子发生聚集形成GP区,经人工时效处理后,晶内有亚稳强化相析出。     

汽车车身铝合金薄板概要

乘人车车身钣金件是薄钢板或铝合金板冲压和/或翻边成形的,用的铝合金板有2×××系的、5×××系的、6×××系的与7×××系的。中国主要用6×××系铝合金,至2016年可生产汽车车身薄板(ABS)的铝加工厂有8家,9条生产线(按气垫炉计算),总生产能力914 kt/a。要求合金具有:良好的成形与翻边性能,表面平整性强,良好的可焊性,优秀的烘烤硬化性,抗时效稳定性强,坚强的抗凹性,良好的Zr/Ti盐化学转化处理性能。