汽车车身板用新型快速时效响应6000系铝合金研究

发布时间：2018-04-27 06:22

  本文选题：6000系铝合金 + 汽车车身板　； 参考：《东北大学》2015年博士论文

【摘要】：6000系铝合金是目前替代钢板应用于汽车车身最理想的轻质材料。然而,目前车用铝板仍然存在合金成形性能无显著改善和烤漆硬化性发挥不充分的问题,本论文系统地研究了一种汽车车身板用新型快速时效响应的6000系铝合金,并在实验室研究基础上开展了工业化试制工作。主要工作及结果如下。研究了新型合金均匀化热处理工艺及组织演变。合金铸态组织为典型的枝晶结构,组织中的相为α-Al、Mg2Si、Si、Al15(FeMn)3Si2和Al1.9CuMg4.1Si3.3;合金经430℃/10h+550℃/18h的双级均匀化热处理后,组织中相回溶充分,残留相为Al15(FeMn)3Si2相。合金铸态和均热态组织中均未发现含Zn相。研究了新型合金的变形加工工艺。根据合金应力-应变曲线,构建了流变应力本构方程、绘制了热加工图,并对热变形过程中的微观组织进行了研究,选择合金的热变形温度为450～500℃、应变速率0.1 s-1。合金热轧变形后,晶粒沿轧制方向被明显拉长,组织呈带状；热轧态板料经400℃/1h中间退火后,形成了等轴状的完全再结晶晶粒,平均晶粒尺寸为51.2μm,大角度晶界的比例为89.1%,退火后形成的这种组织有利于板材的冷轧变形和改善板材的表面质量。研究了新型合金冷轧态组织,并对合金的固溶工艺进行了优化。合金冷轧态组织沿轧制方向呈纤维状分布,基体中分布的相有Mg2Si、Si、Al15(FeMn)3Si2和含Zr相；根据合金轧制态DSC曲线,对其进行了固溶工艺优化,发现合金经550℃/15min固溶处理后,形成了主要微区晶粒取向为Cube{100}001的完全再结晶组织,等轴状晶粒的平均尺寸为32.0μm,这种组织有利于板材的冲压成形。研究了新型合金预时效工艺和作用机理。与T4态相比,合金经130℃/10min和140℃ /5～10min预时效处理后表现出较好的烤漆硬化性,烤漆后屈服强度的增量为120MPa,显著改善了T4态合金烤漆硬化性不足的问题。预时效有效阻碍了自然时效中原子团簇的形成和提高了β"相核胚密度。新型合金预时效处理后自然时效一个月,评价其成形性能。合金的弯曲性能优于60]6铝合金；杯突值IE为9.7mmm,满足对供货态板材IE值的要求；板料具有较好的翻边性能,合金的极限扩孔率λ为51.3%,高于AC170PX合金的40.6%；合金板料具有与国外进口板料AC170PX相当的单向拉伸性能和胀形性能。研究了Zn元素对新型合金时效析出行为的影响,发现添加Zn对合金固溶态和预时效态的屈服强度无影响。合金烤漆后表现出良好的快速时效响应能力,合金的屈服强度为250MPa,屈服强度增量为125MPa,而未添加Zn的对比合金屈服强度为230MPa,屈服强度增量为98MPa,添加Zn使合金到达峰值硬度的时间缩短了一半。新型合金时效初期Zn原子随机分布,并未参与形成析出相,Zn降低了合金中β"相的析出激活能,促进了时效过程中β"的析出,表现在新型合金β"相的析出激活能为94kJ/mol,而未添加Zn的对比合金为104kJ/mol,同时时效初期新型合金中β"相的数量密度高于未添加Zn的对比合金。研究了新型合金工业化试制规模材料的制备加工和热处理工艺及组织性能。新型合金工业化试制的T4P态板料具有较低的屈服强度,烤漆后合金表现出优越的烤漆硬化性,屈服强度的增量达130MPa。工业化试制新型合金T4P态板料的弯曲性能和拉深性能优于6016铝合金；板料扩孔率λ与国外进口板料AC170PX相当；合金具有良好的胀形性能,平面应变点FLDo高于实验室制备小规格片材,但由于新型合金T4P态板料的各向异性明显,导致单向拉伸性能较差。
[Abstract]:In this paper , a new type of 6000 series aluminum alloy with quick aging response has been developed , and the microstructure of the alloy is investigated . The microstructure of the alloy is as follows . The microstructure of the alloy is 伪 - Al , MgSi , Si , Al15 ( FeMn ) 3Si2 and Al1.9CuMg4.1 Si3.3 . The microstructure of the alloy is studied . The microstructure of the alloy is 450 - 500 鈩，

本文编号：1809565