铝合金门窗能贴膜换颜色吗

文章目录：

1、铝合金材料在汽车领域的应用2、汽车轻量化生产趋势分析：铝合金材料在汽车轻量化生产中是否必要3、汽车轻量化的需求越来越迫切，看看铝合金在汽车轻量化中的应用

铝合金材料在汽车领域的应用

我国是汽车产销量世界第一大国，产销规模连续 13 年居全球第一，有着完备的汽车生产、销售产业链；汽车行业的蓬勃发展，也带动了上游汽车材料、汽车零部件行业的发展。

随着近年来“碳达峰、碳中和”政策的推出，以及新能源车市场的迅速发展，汽车工业轻量化转型不断深化，技术成熟的铝合金材料成为汽车轻量化的首选材料，这也为国内汽车用铝合金加工行业提供了新的发展机遇。

①铝合金材料在汽车领域的应用

根据不同生产工艺，目前应用于汽车行业的铝合金产品主要分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，各类铝合金材料因特点和性能不同在车身使用部位差异较大。

Ⅰ、铸造铝合金：铸造铝合金因较好的成型性，主要用于生产形状复杂的结构件和壳体件，如发动机零部件、壳体类零件、轮毂等，但其机械性能相对不高，不能满足部分车身结构件和汽车底盘等部件的要求。

Ⅱ、变形铝合金：变形铝合金又可按工艺分为挤压铝合金、轧制铝合金和锻造铝合金，因为其材料组织致密、强度高和抗冲击性等优点，被广泛运用于车身骨架、防撞梁、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、轮毂、装饰件和悬架系统零件等。

②汽车行业发展现状

据中国汽车工业协会的统计，2022 年我国汽车产销量分别为 2,702.1 万辆和2,686.4 万辆，同比增长 3.60%和 2.24%；2012 年至 2022 年的年产销复合增长率为3.44%和 3.36%，我国汽车行业发展较为稳定。

得益于国家政策引导、产品供给多样化、市场认知度提高等因素影响，新能源汽车成为我国汽车行业重要增长点，我国新能源汽车产销量连续 8 年位居全球第一。2022 年，我国新能源汽车市场呈现出爆发式增长，产销量分别为 705.8 万辆和 688.7 万辆，同比增长约 99.1%和 95.6%，市场占有率达到 25.6%，市场份额显著增加。

2018-2022 年中国新能源汽车产销量（万辆）和增速

数据来源：国家统计局、工信部

新能源汽车对续航里程的追求使其对轻量化提出了更高的要求，提高了铝合金材料在汽车应用的比例。

IAI 于 2019 年发布的《Assessment of Aluminum Usage in China’sAutomobile Industry 2016-2030》对我国汽车用铝量进行了分析预测，预计 2030 年我国新能源汽车和传统燃油汽车的单车用铝量将达到 283.5kg 和 222.8kg，单个新能源车要用铝量将显著高于传染燃油汽车。新能源汽车市场的快速发展，将进一步带动工业铝材在汽车行业的应用，市场空间广阔。

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汽车轻量化生产趋势分析：铝合金材料在汽车轻量化生产中是否必要

引言

国家经济结构的转型和高质量发展的要求，对各行各业经济性和环保性改造提出了底线要求，对于轻量化汽车制造行业来讲。

其制造工艺的经济性和环保性决定了汽车生产的性价比标准，同时也能够满足国家对于汽车制造行业中燃料利用率和碳排放的要求。

所以本文将从轻量化汽车的制造材料方面入手，介绍不同材料在未来轻量化汽车制造当中的具体应用，同时给出具体可行的材料选择建议。

汽车轻量化生产的价值以及可行性分析

在如今的汽车工业生产过程当中，有两个重要的指标需要重点关注：一个是汽车燃料能耗度，一个是汽车碳排放的合理化控制。

在当今的国际汽车制造厂平均油耗标准当中，汽车制造厂平均油耗标准参数值从1978年的18mile/gal增加到了2020年的35mile/gal，所以随着全球整体汽车制造厂平均油耗的不断升高。

在汽车的生产过程当中，对于燃料经济性的生产指标和碳排放减少指标应该作为21世纪汽车生产设计中重点需要规划和改善的指标。

汽车轻量化生产的物理可行性分析

在汽车的运行过程当中，燃料的消耗主要与汽车的重量成正相关的。当然也会受到其他因素的影响，比如说汽车轮胎与地面的摩擦力，车辆内部空调、音响等耗电设备的使用率等等。

但是从生产工艺的改善的难易程度来说，减轻汽车的重量可以实现汽车油耗的最大化下降，因此可以从这方面入手改善汽车的燃料性价比。

并且大重量的汽车往往需要更高的动力，所以通过减少汽车整体的重量，可以减少车辆对于动力的需求，进而从根本上降低对于油料的消耗。

根据国内外的有关数据显示，汽车重量基于自身每减少10%左右，其能源的节省率就可以稳定在8%左右。

同时，汽车的重量每减轻100千克，二氧化碳等温室气体的排放量就可以减少12克左右。因此，降低汽车整体的重量对于节省燃料以及减少碳排放具有立竿见影的效果。

汽车生产轻量化的历史趋势

而纵观汽车生产发展的历史，可以看到，汽车轻量化生产其实在美国20世纪70年代已经有了改进趋势，当时美国的汽车各生产厂商开始刻意的减少汽车的重量以及尺寸，从而能够满足1978年制定的国际汽车制造厂平均油耗要求。

当时减少汽车重量以及大小主要是通过将车身非承载部分改造成可以承载的结构，从而能够让空间重复利用，降低尺寸。

在汽车重量减少方面，主要是通过减少发动机的体积来实现，比如说将六缸或者是八缸的发动机由四缸发动机来替代，这些设计上的改进让当时美国汽车的平均重量，由1976年的一千八百三十九千克减少到了1986年的一千三百八十五千克。

但是随着汽车功能性的不断增加以及多样化发展，汽车平均的尺寸和重量又不可逆的开始增加。

主要原因还是因为当时汽车不仅变成了人们的出行工具，人们对于汽车运行过程当中的安全性以及娱乐性提出了更高的要求，一些安全装置以及游戏音响装置极大的增加了汽车的重量。

并且因为美国消费者实用性消费观的兴起，人们更加倾向于采购一些尺寸较大、排量更高的大汽车类型，所以当时汽车整体平均重量急剧增加。

但是，随着2007年全球油价的不断上涨以及人们环保意识的提高，人们对于汽车轻量化的需求又变得越来越高。

因此，无论是从物理技术角度还是从消费者需求角度，汽车轻量化发展趋势已然成了一个必然结果。

铝合金被应用在汽车轻量化生产中的必要性

综上所述可以看出针汽车重量以及尺寸的改变，主要通过对于汽车制造材料的选择上入手。

因为汽车功能化以及多样化的发展趋势是不可逆的，不能够为了减少汽车自身的重量而去减少汽车目前的功能，而从材料选择方面入手可以以最低的成本和最快的速度实现汽车的轻量化制造目标。

提到汽车材料，在20世纪70年代以前，汽车工业主要使用低碳钢以及铸铁作为重大负重零件的原料。

如今汽车行业当中制造车身主体使用的材料还是低碳钢和高强度钢，尽管目前低碳钢的地位正在被被其他的复合材料所取代。

但是作为钢这种制造材料来讲，其被应用在汽车制造工业当中的频率和占比仍然是比较高的。

所以，为了汽车轻量化制造有较高的突破，必须研究探讨多种用来替代钢的金属物质以及复合材料。

比如说通过铝合金、镁合金以及其他聚合物、复合材料等等。铝的特点优势是比钢轻，同时其强度跟硬度能够满足汽车运行的需求。

但是由于这种铝合金材料生产工艺比较的复杂，所以从生产价格方面要比较贵，尤其在大量使用的场景当中，无疑会为汽车制造企业带来巨大的成本。

所以其材料的使用往往聚焦于很多的概念车当中，难以被大规模的量化生产。

铝合金在轻量化汽车制造中的优势与不足分析铝合金单位密度低

综上所述，铝合金被应用在汽车当中是得天独厚的。首先其密度相对钢来讲比较低。低密度就意味着单位体积的低重量。

同时铝合金的材料性质让其具有更高的碰撞能量吸收率。铝合金因为其导热性能较好还常被应用在一些散热器和热交换器当中，所以其散热效率较高，非常适合被应用在汽车散热部件的生产和制造过程当中。

铝合金强度等级多样化

通常制造铝合金可以通过铸造的方式和锻造的方式，其中铸造铝合金被应用的更加广泛。

因为铸造铝合金当中硅元素的含量比较多，而硅元素对于提高铝合金铸造时铝元素的流动性具有很强的推动作用。

所以铸造铝合金可以结合不同的技术以及温度条件进行铸造，从而获得不同的强度，并用在不同强度要求的汽车配件中。

铝合金的复用性强

铝合金根据其性质通常被应用在汽车的车身结构以及各种部件主体结构当中，比如说汽车的前置盖以及后备箱、车盖以及车身部位等等。

这些部位比较常用的铝合金通常是铝镁合金以及铝镁硅合金。比如说铝镁合金，属于非热处理型的铝合金。

而铝镁硅合金可以进行热处理，所以铝镁合金其成型性比较好，但在压制过程当中，过大的应力会对其表面产生较大的划痕，所以不太适合被应用在车身外的部位当中。

而铝镁硅合金既可以作为车身外的制作材料，也可以用作车身内部的制作材料。

比如说，许多汽车制造厂将铝镁硅合金用来制作车身外的主体框架，同时很多的车辆内部的冲压件、挤压件以及各种铸件也是由铝镁硅合金来制造完成的。

铝合金韧性强、压制难度低

在应用上，铝合金有很多的性能是钢材料比不了的，比如说铝合金的弹性程度相对比较的高，其弯曲的性能以及韧度要明显优于钢材，因此其冲撞的缓和性要好。

同时铝合金的可成型性比较的高，因此在生产制造工艺当中一些弯曲、卷边等工艺，很容易让铝合金能够成型，其生产的难度相对来讲比较的低。

但是铝合金的确存在一些劣势，导致其在生产过程当中不能够大规模应用。

首先就是铝合金的生产成本要比钢高两到四倍左右，同时生产加工铝合金的过程中需要大量的压制设备以及表面光滑度要求更高的模具，在整体的生产成本过程当中要高于钢很多。

但是考虑到铝合金可以进行回收和循环利用，所以用于汽车当中的铝合金材料可以进行回收加工，这样可以降低整体的生产成本。

所以在成本的选择上，车辆制造行业要根据整体的汽车生产供应链效率来去衡量铝合金的使用成本。

另外，在铝合金的链接焊接上，由于铝合金的电阻系数比较的低，所以铝合金进行焊接过程当中，其需要耗费的电量相对更高。

同时铝合金由于其导热性能更好，所以在生产过程当中，能量的损耗更高，其需要的能耗资源会高于钢铁。

最后，由于铝的耐腐蚀性能不如钢材，在生产过程当中以及电离的环境当中，很容易在其表面生成氧化膜，为后续的喷漆工艺和点焊工艺增加工作难度，所以对于铝合金材料的保存以及运输成本相对较高。

但是随着技术的不断进步以及铝合金生产工艺的成熟，制约铝合金成本的卡点最终会不断弱化。

参考文献：

《铝合金汽车轻量化与焊接技术探究》

《汽车铝合金材料的防腐蚀性能探究》

《车身轻量化-铝合金材料应用可行性分析》

《铝合金材料在汽车轻量化中的应用分析》

汽车轻量化的需求越来越迫切，看看铝合金在汽车轻量化中的应用

铝的密度小（2.7g/cm3），约为钢（7.8g/cm3）的1/3。用铝合金代钢铁可减重50% 左右,由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜（钝化），所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂形状的零件。

铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa。导热率和导电率是钢的3倍。

汽车轻量化的主要对象有发动机、底盘、车身及内外装占轿车总质量的比例较大,减重潜力也较大。轿车车身是轿车中重量较大的部件，约占汽车总重量的30％，所以车身的铝化举足轻重。

轿车各部分的质量比例

铝合金车身板的应用及减重效果

轻量化途径

(1)优化汽车车身框架结构；

(2)用高强度轻质材料代替传统的钢铁材料。

常用的材料主要有：高强度钢板、铝合金、镁合金、钛合金、高分子材料及新型复合材料等。

根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

纯铝与铝合金牌号

铝及铝合金的分类

铝及铝合金材料分类

铝合金基础代号

变形铝及铝合金状态代号命名的基本原则基础状态代号用一个英文大写字母表示；细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。

铝及铝合金热处理分类

退火

产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。

固溶淬火处理

将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。

时效

经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出（或沉淀），分布在α（Al）铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出（沉淀）强化。

回归

时效型合金在时效强化后，于平衡相或过渡相的固溶度曲线以下某一温度加热，时效硬化现象会立即消除，硬度基本上恢复到固溶处理状态，这种现象称为回归。合金回归后，再次进行时效时，仍可重新产生硬化，但时效速度减慢，其余变化不大。

汽车用铝合金现状

铸造铝合金与变形铝合金都在汽车中获得了应用，但是以前者为主。当前铝合金的铸件主要用于制造发动机零部件、壳体类零件和底盘上的其他零件。如轿车发动机缸体、缸盖、离合器壳、保险杠、车轮、发动机托架等几十种零件。

变形铝合金适合压力加工，通过冷变形和热处理可使其强度进一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各种形状的型材。变形铝合金主要用于汽车车身。包括：发动机罩、车顶棚、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件。过去用于轿车车身的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、Al-Mg(5000系)an Al-Mg-Si(6000系)三大系列。

除标准铝合金外，一些铝合金公司与汽车制造者还研发了一批具有某些特殊性能的非标准铝合金。1 × ××系~8× ××系在汽车制造中都或多或少的获得了应用。

美铝与宇通合作研发的新一代节能环保大巴的铝合金挤压框架结构。

全铝公用全铝公共汽车铝件的减重效果标示图。与钢结构相比，框架、轮毂。车身钣金件、内饰件分别减重800kg、170kg、550kg、400kg，合计减重量近2吨。减重近46%。

美铝公司和宇通公司合作研发的全铝公共汽车用铝部位图。

车身板用铝合金：

用铝合金材料来制造汽车车身板,要求既具有一定的强度性能,又具有良好的冲压成形性能,还要具有良好的焊接性能、抗腐蚀性能,可以在涂漆后的烘烤期间发生完全的沉淀硬化作用。

车身框架用铝合金：

近年来提出的全铝车身结构中，车体结构上大多数采取无骨架式结构和空间框架式结构,以铝挤压型材为主体的空间框架结构大有发展前途。挤压型材主要是采用空心材。

2 ×××系铝合金

2000系铝合金属于Al-Cu-Mg系，具有优良的锻造性、高的强度、良好的焊接性能，可热处理强化等特点。但其抗蚀性比其他铝合金的差。2000系合金中，2036合金已广泛用于生产车身板。目前2036和2022合金已部分用于汽车车身板材,如法国贝西内公司2000系的AU2G-T4, 美国雷伊路菲公司的2036-T4等。

5 ×××系铝合金

5000系合金中Al-Mg合金具有良好的抗腐蚀性和焊接性能, 但退火状态的Al-Mg合金在加工变形时可能产生吕德斯线和延迟屈服, 因此主要用于车身内板等形状复杂的部位。目前,HANV 金属公司开发的HANV5182-O材料、美国ALCOA公司开发的X5085-O及5182-O等材料已用于汽车车身内板。

6 ×××系铝合金

6000系铝合金强度高，塑性好，具有优良的耐蚀性，综合性能好。美国70 年代就研制了6009 和6010 汽车车身板铝合金, 塑性好,成形后经喷漆烘烤可实现人工时效强化获得更高的强度,用于汽车的内外层壁板,目前已在轿车上广泛使用。AudiA8的车身板, 即采用了本系铝合金。另外为增强汽车的缓冲能力和增强抗疲劳强度, 德国VAW、日本KOK、中国西南铝加工集团均以此系合金为基础, 研制和开发了高性能的汽车用铝板和铝型材。这种复杂断面形状的铝合金型材,不仅具有质量轻、强度高和抗冲击性好等特点,而且具有很好的挤压成形性能,容易制作,所以在汽车上将得到广泛应用。

目前,国外铝制车体大型材用铝合金主要采用6000 系列合金,如：6009、6010 、6111、6181A 等,美国汽车制造商多选用具有较高强度的6111,欧洲更多采用具有较好成形性能的6016。日本为了达到缓冲目的、增加抗冲击强度,十分注重使用6000 系的高强度合金“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄壁和中空型材,研制开发高性能的汽车用铝板和增强缓冲性能的铝挤压型材。

美国

通用公司的IMPACT牌轿车车身是铝材制造的。整个车身零件仅168 种（原型为225种，最少的也有200种以上）冲压件占40%, 车身有2000个焊点, 120个铆接点, 质量仅134kg。IMPACT的基本结构是一个被挤压的铝制模型，其大部分由高强度胶粘剂和常规焊接来粘合。

德国：奥迪车系

早在1994 年奥迪汽车公司开发了第一代AudiA8 全铝空间框架结构（ASF），ASF 车身超过了现代轿车钢板车身的强度和安全水平，但汽车自身的重量减轻了大约40%。随后于1999 年在这里诞生的奥迪A2，成为首批采用该技术的量产车。该车车身采用全铝空间框架，前柱采用高压铸铝新技术制成。它的车身重895kg，比这种型式同样大小的车的通常重量轻150kg。燃油消耗也低于那些相似性能的车。

2011年奥迪A8整个白车车身300.7kg，相当于普通B级车身质量的80%。车身铝合金板钣金件47.6%；车身挤压型材结构件18.5%；车身铸造铝合金连接件27%；其他6.9%；铝合金板钣金件155件；挤压铝型材件30件；铸铝件25件。

在全新一代A8上，ASF车身也经过了改良，部分铝合金的厚度比老款的更薄，车身重量也因此降低了6.5kg。此外，新奥迪A8的车身在更轻的同时，整体刚性也比老款提升了25%左右。

ASF车身在构造上遵循了仿生学原理，从自然界中吸取灵感。车身骨架由铝质的挤压型材和压铸零件构成。

铝挤压成型的多种盒形断面的梁构成空间框架, 称为ASF。这种梁有直的也有弯曲的,梁的壁厚比相同尺寸的钢要增加一倍。

ASF全铝车身的各部件通过冲压铆接、自攻螺钉和粘结等方式连接，组装自动化水平已达80%。

四、铝合金汽车板工艺

4.1 铝合金汽车板的性能要求

良好的力学性能与成形性一定的抗时效稳定性良好的烘烤硬化性高的抗凹痕性良好的翻边延性较好的表面光鲜性良好的表面处理及涂装性能

常用铝合金汽车车身板的种类

2XXX系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性和较高的强度，但抗蚀性差，烘烤硬化能力低，主要用于汽车内板；

5XXX系合金是非热处理强化合金，铝板冲压成形后表面容易起皱，且延展性和弯曲能力也有所欠缺，多用于内板；

6XXX系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性、烘烤硬化性，是目前汽车板材的主要研究方向。

汽车车体用铝合金国际牌号和化学成分（质量%）

应用于汽车车身的6XXX系和5XXX系铝合金对比

如前所述，铝合金汽车车身板材主要有6′′′系和5′′′系合金，典型牌号有6016、6111、6022、6181、5052、5182、5754等铝合金；轿车用铝板厚度规格一般为0.7~2.0mm左右。

（1） 6XXX系Al-Mg-Si(-Cu)合金

Al-Mg-Si-(Cu) 系合金由于具有较高的强度及较好的成形性能而广泛应用于汽车面板等领域。对这类合金的要求，是在烤漆前具有较好的塑性及在烤漆过程中具有较高的沉淀硬化能力，即具有较高的烤漆硬化响应。

Al-Mg-Si-(Cu)合金是可热处理强化的铝合金，具有成形性好、耐蚀性强、强度高和较好的耐高温等性能。铝合金汽车车身板材料，除上述几个优点外，主要考虑该类板材在冲压成形后经油漆烘烤强度会提高，具有烤漆硬化能力。此外，Al-Mg-Si合金T4态板材的屈服强度和抗拉强度与钢板相近，n值超过钢板。

2）5XXX系铝合金

5XXX系铝合金（ Al-Mg系合金）是不可热处理强化的铝合金，具有中等强度、耐蚀性好、较好的加工性能及良好的焊接性能等特点。

在Al-Mg系合金中，Mg固溶于铝基体中，形成固溶强化效应使该合金在强度、成形性能和抗腐蚀性等具有普通碳钢板的优点，可用于汽车内板等形状复杂的部位。

但Al-Mg系合金板材在室温放置后，在拉伸时容易出现Luders伸长，冲压成形后表面起皱，影响外观质量；延展性和弯曲能力也会由于Fe含量的增加而恶化，经历烤漆容易出现软化现象。

Al-Mg系合金用作汽车车身板的缺点：延迟屈服和勒德斯线。当晶粒尺寸＞100μm时，板材易出现“桔皮效应”。

铝合金和冷轧钢板力学性能和冲压成形性能

欧洲常用含Cu 量较低的AA6016 合金，北美常用含Cu 量高的AA6111 合金，目前这两种合金都存在着成形性较差的问题，不适合作成形性要求较高的内面板材料。6022合金含有较低的合金元素，具有比AA6016，AA6111合金更好的成形性及耐腐蚀性，被认为既可以做车身外面板材料又可做内面板材料。

欧洲与北美汽车覆盖件用铝情况

综合相关数据，总结出应用于汽车车身板的成品板材的性能要求：

（a）T4(p)状态下

屈服强度：90~140MPa

抗拉强度：220~285MPa

延伸率（总）：≥20%

n值：≥0.27（拉伸应变硬化指数）

r值：≥0.65（0°）（塑性应变比）

≥0.40（45°）

≥0.55（90°）

（b）预变形2%+烘烤后屈服强度：160~260MPa

4.2 铝合金车身板的生产过程

铝加工厂生产ABS 板、带材的典型工艺流程示意图

汽车厂用ABS 制造AVT 车身工艺流程示意图

ABS全连续生产线示意图

6XXX系铝合金板材加工过程中的组织演变

4.3 合金成分的选取

合金设计目标：

T4/T4P状态下较高的成形性能；烤漆后有高的强度；可控制的预处理工艺；固溶与预时效之间的时间可以尽量长；预时效的效果要尽量长。

6111类合金：含Cu较高，烤漆硬化后的强度高，但深冲性能不佳。该类合金主要在北美地区生产及使用。

6016类合金：含Cu量很低，深冲性能好，但烤漆硬化后的强度比6111类合金低。该类合金在欧洲、日本得到广泛的应用。

6022类合金，基本不含Cu，对铁元素的含量控制较严格，深冲性能好，但烤漆硬化能力较低、成本相对较高。

应用于汽车车身板的6XXX系合金中合金元素的作用

Si：增加Si含量，合金的硬化速度加快并且峰值变大；提高合金的铸造和焊接流动性及耐磨性。

Mg：增加Mg含量，由预时效（T4P）产生的软化效应会随之增大，有利于合金成形；Mg还能提高合金的抗蚀性和可焊性。

Si和Mg形成强化相Mg2Si，其平衡重量比为Mg:Si=1.73。每增加0.1%Mg2Si强度峰值增加5MPa，延伸率少量增加。每增加0.1%初生硅，强度峰值增加10-15MPa，延伸率下降0.25%。Mg含量过高会降低Mg2Si在α固溶体中的溶解度，过剩Si不影响Mg2Si的溶解度。

Cu：加入Cu元素，促进β’’相形核，β’’相密度增加，改善烘烤性能，同时CuAl2和CuMgAl2也参与时效硬化作用，合金强度更高。Cu含量的增加会降低合金的抗蚀性。为了控制抗腐蚀性能，欧洲：Cu＜0.2%，日本：Cu＜0.1%；为高强度，北美：0.7%Cu的AA6111合金。

Mn：加速板条状的β-AlFeSi相向鱼骨状的α-AlFeSi相转化，同时促进Mg2Si粒子均匀分布，提高合金的强度、韧性和耐蚀性。

Fe： 和合金其它元素形成金属间化合物，提高含量会增加含铁相数量，合金力学性能、弯曲能力下降，不利于加工。另外，铝合金的回收利用可能是废料中Fe超标导致其不可应用。汽车车身板材料中，含铁量要严格控制。

微量Cr、Ti：提高再结晶温度，抑制再结晶，控制再结晶晶粒的大小，并能增加人工时效后的耐蚀性。

稀土：能细化晶粒，减少合金中的气体和杂质，加速时效过程，提高塑性和强度，并改善表面性能。

4.4 均匀化退火制度的确定

均匀化处理的目的：

消除共晶；使β类化合物向α类化合物转变等。

温度对不同合金元素扩散系数的影响

4.5 合金板材的 成形性能

热轧：

再结晶织构；终轧温度（打卷温度）化合物的破碎（α类化合物、β类化合物等）。

冷轧：

退火温度变形织构；板型控制剪切带

在生产中，冷轧的最后道次采用压光机小压下量轧制（小压下力），以调整板材的变形毛化纹路。

MF（Mill Finish):光面（冷轧态），一般在北美地区使用。

EDT（Electron Discharge Texture）：电火花钝化纹理。

使用专用的纹理工作辊产生EDT表面纹理，作为冷轧最后道次，压下率＜4%，板材达到规定的规格要求。

EDT处理的好处：

（1）板材具有各向同性，对成形性能没有方向性的影响；

（2）润滑单元（lubricationpockets）建立的静压力，好处有:(a)低且有规律的摩擦系数；(b)比MF有更好的成形性；(c)提高冲压车间工作效率；(d)减少工具表面附着物；(e)更加稳定的压力参数。

（3）提高涂漆后的表面质量以及零件的匹配性。

EBT（Electron Beam Texture）：电子束钝化处理。

相比于EDT，纹理结构更加规则。EBT具有规则的独立区，这和经过EBT处理的板材表面形貌及表面粗糙度相同，独立的区域具有更大的容积可以存储润滑剂，降低擦伤敏感性，不影响摩擦行为。同时，使漆分布分布更加均匀。

4.6 固溶处理

固溶处理的目的：

再结晶；获得细小、均匀的等轴晶；使化合物尽可能地溶入基体，获得过饱和度；产生大量的晶格缺陷，为时效提供场所等。

固溶处理的基本参数：加热温度、保温时间、随后的淬火速率等。

6××× 系铝合金ABS 固溶处理示意图

4.8 板材的预时效

Al-Mg-Si(-Cu)合金的自然时效的本质

在自然时效状态下形成大量的Si– Vacancy 原子簇，不能成为b2的形核核心；Si – Vacancy 原子簇的形成，消耗了大量的空位，延迟了时效过程；c提高强度，降低了成形性能；烤漆后强度上升幅度很小，甚至降低。

T4态板材组织

若预时效过程中形成的相与位错之间的关系是绕过型的，那么能促进位错的增殖，也会促进加工硬化；可调整溶质原子的状态，即不容易发生clustering，又能保证较高的n值。

提高6 ×××系铝合金汽车外钣金件烘烤性能的两种热处理示意图

4.9 板材的表面处理

表面处理的目的

（1）有利于吸附润滑剂，很好地冲压成形；

（2）增强板材与油漆的结合，形成牢固的漆层；（3）易于后续加工。

表面处理过程：MF/EDT/EBT+清洗（碱洗+酸洗）+转化处理+润滑

碱洗：限于槽洗；

酸洗：硫酸+磷酸+氢氟酸，浓度＜＜5%，酸洗温度：50~70℃；

化学转化涂层：铬化膜：性能好，但有毒；

锆/钛类转化膜：Alodine类、Garbond类、Envirox类；

阳极氧化涂层：薄的阻挡层，和化学法相当，导电，可以焊接；厚些的阻挡层+多空层。

润滑：板材要冲压成三维部件，因此，板材均经过预润滑。部件冲压是汽车生产的第一阶段，在安装、焊接、车身喷漆之前）。

润滑剂：采用工业油，主要在北美使用，这和轧制面Mill Finish表面联合使用。

干润滑膜：蜡类型润滑剂，主要在欧洲使用，这和粗毛化的各向同性表面纹理（如EDT）联合使用

干润滑膜优势：增加深冲性能；对于难加工部件，使用较多的润滑剂；运输及存储过程中更稳定；装卸更容易；联接及喷漆工艺的相容性与润滑油的一致。

缺点：需要根据不同模具设计采用不同的润滑剂；在模具内堆积，定期清理；焊接较困难；

日本、美国及欧洲乘人车用铝合金板及其表面处理

4.10 板材性能的表征

微观组织织构成形性能（n值、r值、FLD、杯凸、卷边性能等）机械性能（均匀延伸率、总延伸率等）烤漆硬化能力 ；抗凹性能；腐蚀性能等。

五、轻量化发展方向

5.1 制约铝合金在汽车上应用的因素：

1.价格高。价格是钢的3~6倍。

2.加工困难。尺寸精度不容易掌握, 回弹难以控制, 在形状设计时要尽可能采用回弹少的形状。

3.成形性还需继续改善。铝合金板材的局部拉延性不好, 容易产生裂纹。

4.焊接困难：电阻小、热传导系数大、导电率大、熔点低。需要使用专门的焊接设备。

汽车工业中，零部件的轻量化与高强度对于汽车节能降耗、提高安全系数具有显著作用，铝合金因为具有良好的成型性能和较好的强度、耐腐蚀性且成本低等优点，被越来越多地应用到汽车底盘、发动机及车身中。因此，提高汽车的用铝量，实现轻量化，已经成为当今汽车制造业技术进步的一个重要环节。

5.2 汽车材料的竞争激烈

铝合金汽车材料也受到来自钢铁与其他新材料的竞争，如镁合金、钛合金、炭纤维材料、塑料件材料、高分子材料、复合材料等。

汽车车身板生产线技术含量高、工艺复杂，多年来国内铝加工企业一直在研发铝合金板在汽车上的应用，如西南铝、东北轻合金和晟通等企业以小批量供货给部分汽车、轿车厂．但国产轿车铝材质量与国外的差距较大，因此，国产各类汽车用铝总体低于国外，尤其是轿车铝材用量差距较大，只有一些进口车型使用外国进口汽车铝合金板材。

为解决上述问题，需要从铝合金板材的化学成分、生产工艺、热处理状态、冲压成形性和烘烤硬化性等着手，配合汽车制造厂对汽车零部件的加工性能和使用性能等进行研究。

END

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