[发明专利]一种提高汽车用铝合金板材弯边性能的一体化过程调控方法

说明书

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种提高汽车用铝合金板材弯边性能的一体化过程调控方法。该方法包括：配置Al‑Mg‑Si‑Cu‑Zn系合金；中频感应熔炼，熔炼后将合金熔体降温处理；采用温度场和超声物理场对合金熔体降温过程分阶段2次反复协同处理；将合金熔体浇注到成型模具中并冷却；热轧过程处理；双级热处理调控合金组织和原生富铁相尺寸和分布状态；大变形量冷轧处理；高温短时固溶处理，随后将处理后的合金试样冷却到室温；将淬火态试样转移到时效炉内降温预时效处理。本发明方法适合应用于汽车用新型铝合金的制造，特别是对于冲压成形性能、强度、表面质量和弯边性能等均有较高要求的复杂形状零部件的制造。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，特别针对车身铝合金外板弯边性能仍然不够高，以及汽车领域对该性能不断提升的应用现状，提出一种提高汽车用铝合金板材弯边性能的一体化过程调控方法，该种处理方法可有效控制合金内原生富铁相的尺寸和分布，并可利用这些富铁相对合金组织和性能产生积极影响。

背景技术

近些年随着人们生活水平的不断提高汽车行业发展迅猛，但是发展的同时引发的环境污染以及能源危机也是日趋严重。为此各国政府采取各种手段加以控制和改善，相比而言汽车轻量化是解决上述问题的有效途径之一。而铝合金由于质轻、耐蚀、比强度高、易加工、表面美观、储量丰富以及可回收循环利用等特性，已成为汽车轻量化的关键材料。此外，据统计在汽车中采用铝合金所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6～12倍。因此，汽车轻量化用先进铝合金板材的开发和应用已经引起全球汽车生产厂家以及科研人员的广泛重视，而且近几年汽车用铝量也在逐年增加。

整体而言，目前，汽车轻量化用变形铝合金板材主要包括应用于车身内板和外板的5xxx(Al-Mg)系和6xxx(Al-Mg-Si-Cu)系铝合金板材，此外，随着汽车轻量化进程的加快，车身结构件也逐渐开始采用高强度7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金板材加以制造以解决钢-铝异质金属连接以及耐腐蚀性能欠佳等问题。与其它系列合金相比，Al-Mg-Si系铝合金，如AA6016，AA6111以及AA6022等，由于其冲压成形性和烤漆硬化增量较为优异，该系合金更多地被应用于车身外板的制造。不过该系合金与汽车用钢相比仍然存在成本较高，成形性能、弯边性能以及强度有待进一步提高等不足。

为了提高Al-Mg-Si-Cu系合金的综合性能并降低其生产成本，近期本研究团队开发了同时含Fe和Zn的新型Al-Mg-Si-Cu-Zn-Fe-Mn系合金材料，通过工艺调控合金的成形性能、弯边性能以及烤漆硬化增量均获得了大幅度提高，而且由于回收铝中普遍含有Fe以及Zn等元素，因此，此新型铝合金材料的熔炼制备也可以广泛使用回收铝进行，而使合金的生产成本获得大幅降低。但是即便如此，该系铝合金板材的生产成本与钢材相比，其生产成本以及弯边性能等仍有待进一步提高，只有这样才能更快的在汽车领域获得广泛应用，并快速推进汽车轻量化用铝合金的发展进程。

考虑到枝晶状、棒状以及粗大原生富铁相主要在合金熔铸过程中形成，这些富铁相虽然在后续热加工过程中会发生破碎而细化，形成粗大粒子和细小粒子共存组织，进而在后续热处理时粗大粒子可以诱发再结晶形核而发生PSN效应，同时细小粒子又可以阻碍再结晶晶粒长大，最终这种粗细粒子的搭配可使得预时效态合金板材织构显著弱化，成形性能获得较大提高。但是热加工过程中很难彻底使得粗大粒子发生完全破碎，最终由于粗大粒子破碎不彻底或粗大粒子残留微裂纹等会对合金板材成形性能、弯边性能产生不利影响等问题，尤其对合金板材弯边性能的影响更为显著。因此，如何能够通过熔铸过程以及热加工一体化调控使得原生富铁相尺寸、形态、构成以及分布等获得合理控制，进而较好地避免上述由于粗大粒子破碎不彻底而在其内部残留微裂纹带来的不利影响，对于该系合金综合性能的进一步大幅提高，以及规模化推广应均具有重要意义。

发明内容