汽车弯曲件用7xxx系合金的停放稳定性研究.pdf

第 卷 第 期有色金属加工 年 月 :./.汽车弯曲件用 系合金的停放稳定性研究董刘颖孙 强谢方亮马龙飞杨 明邓 鑫(辽宁忠旺集团有限公司辽宁 辽阳)收稿日期:摘 要:对 系铝合金进行挤压后的自然时效和 、的预时效处理以及停放 后进行双级时效处理研究不同预时效制度和停放时间对 系铝合金组织、力学和弯曲性能的影响 结果表明预时效后仅温度为 、所得的强度低于 态且 和 强度相差不大 在后期的弯曲性能测试中预时效温度为 的弯曲回弹角度最小在停放 周期内的回弹角极差最小 经双级时效处理后预时效温度 且停放 的金相组织中析出相数量多且细小均匀得到的双级人工时效强度最高屈服强度为 抗拉强度为 关键词:系铝合金预时效弯曲回弹角双级时效中图分类号:.文献标识码:文章编号:()随着环境保护意识的不断提高汽车轻量化成为重点研究方向对于新能源汽车而言整车重量降低电量节省 因此材料强度的提高是汽车减重的主要发展趋势由此越来越多的 系铝合金应用于汽车中 汽车防撞横梁、防卷入梁、上顶边梁等需要对挤压型材进行弯曲成形这要求材料在人工时效状态下具有较高强度的同时还要求在 状态下具有较低的强度和较好的停放稳定性来保证弯曲成形性能 经过热挤压成型的 系可热处理强化铝合金在停放过程中随着时间的增加强度增加但越来越趋于稳定 汽车厂一般要求停放稳定时间为 个月在稳定状态下进行弯曲有助于快速固化弯曲工艺提高成品率提高生产效率降低成本 因此通过预处理使材料提前到达停放稳定状态的研究很有必要本文以 系铝合金挤压型材为研究对象对比不同预时效温度、不同停放时间对力学性能、弯曲成形性能的影响确定最佳的预时效工艺以及停放稳定时间为实际生产提供支持 试验材料与方法.试验材料试验材料为 系铝合金汽车用防撞型材化学成分(质量分数)为.试验方法型材挤出后采用纳博热空气循环炉进行预时效热处理和最终的双级时效处理双级时效制度为 根据挤压型材的使用性能探究不同预时效热处理以及停放天数对组织、力学及弯曲性能的影响 预时效制度为(、)停放天数为 、采用 型 电子万能试验机进行力学和三点弯曲试验三点弯曲试验设定速度为 /弯曲角度为 采用扫描电镜进行微区形貌观测 试验结果与分析.预时效对强度的影响本试验在丁浩等人的热处理工艺对 铝合金组织性能影响研究基础上进行预时效制度研究预时效选择 、和 四个温度然后分别停放 所得的力学性能与对应天数的 态做对比屈服强度、抗拉强度、屈强比对比如图 所示 第 期有色金属加工()屈服强度()抗拉强度()屈强比图 不同预时效制度、不同停放天数下力学性能对比.如图()()所示不同的预时效温度对屈服强度和抗拉强度影响较大 、预时效态前 屈服强度和 状态相近 后高于 态 预时效态屈服强度先低于后等于 态 屈服强度与 的相近 整体呈现随着预时效温度的提高屈服强度降低的现象抗拉强度受温度的影响与屈服强度变化趋势相近 随着 停放天数的增加预时效态、态的屈服强度和抗拉强度均不断增加且强度提升幅度越来越小 预时效 温度下停放 强度开始趋于稳定屈服强度 停放至 屈服强度 屈服强度增量仅为 从图()可以看出 态的屈强比最小预时效处理相对 状态来说带来了屈强比的增加 预时效态的屈强比最小 的屈强比最大 较 稍小 随着停放时间 的增加屈强比增加且幅度越来越小 因此综合来看 为最佳的预时效温度.预时效对弯曲性能的影响在停放 、等四个停放区间的样品中抽取 支试样进行弯曲测试不同停放区间的平均回弹角度和极差对比如图 所示 弯曲回弹是是弯曲成形的重要因素因此用回弹角来评估弯曲性能极差为区间内最大回弹角和最小回弹角之间的差值差值越小代表回弹角度越稳定 图()中随着停放时间的增加平均回弹角越来越大但增长幅度越来越小 预时效温度在 的整个停放期间内平均回弹角最小在停放 时的回弹角为.图()中极差随着停放时间的增加而减少极差越小越有利于弯曲工艺的固化提高试制效率预时效 下停放 的回弹角极差最小达.()平均回弹角()回弹角极差图 停放不同区间内的弯曲性能对比.不同状态下的 对于汽车用弯曲件弯曲工艺对成品率的影响至关重要因此取回弹角趋于稳定停放区间内回弹角极差较小的试样进行双级时效处理以得到强度最高的使用状态弯曲件 通过微观组织观测出现了尺寸大小、数量、形态不同的第二相尺寸为.的粒子为粗大颗粒尺寸为.的粒子为亚微米级颗粒尺寸为.的粒子属于小尺度 有色金属加工第 卷细小沉淀相 停放 的 预时效态和 态分别进行双级时效处理的 图如图 所示 二者组织中均存在粗大的第二相颗粒和亚微米级颗粒但 态与 预时效态相比存在较多的亚微米级颗粒()经 预时效的双级时效态()双级时效态图 不同状态下的扫描组织.不同状态下的 图 为停放 的 预时效、双级时效、预时效后双级时效等三种状态的 图与未为经双级时效处理的组织相比双级时效的组织中有大量的呈点状、棒状的沉淀相 析出 而预时效又对细小沉淀相的数量、分布、尺寸有很大影响经预时效处理的试样沉淀相更加细小弥散即数量多尺寸小分布均匀()预时效态()双级时效态()经 预时效的双级时效态图 不同状态下的.通过微观组织与力学结果的综合对比经 预时效的双级时效态试样屈服强度、抗拉强度最大分别为、较 态直接进行双级时效的分别高 和 这与 图分析结果相互印证.讨论与分析进行预时效处理会在过饱和基体中析出另一种原子团簇()这类原子团簇的析出能够降低基体的过饱和度减弱自然时效析出动力使材料在自然停放前期性能变化小且在一定时间内提早达到稳定状态 在后续双级人工时效中在 基础上大量形成起主要强化作用的 相从而使强度提高的析出与预时效制度密切相关合理的预时效温度能够使 团簇大量形成从而使 系铝合金在预时效后更早的达到稳定状态 因此 预时效温度形成了更多的 团簇减弱了自然时效析出动力得到了更低的强度并且在停放 中强度先于 态进入到了稳定状态 在停放一定天数后抑制的时效析出动力快速恢复这也是、强度在 后提高的原因同一弯曲工艺下屈服强度和抗拉强度等与变形抗力有关的数值越大材料越难进行塑性变形弯曲变形后的回弹就越大 因此屈服强度和抗拉强度越低越有利于材料的弯曲变形强度越稳定回弹角极差越小越有利于弯曲成形工艺的固化经过 预时效处理的材料更多的减弱了自然时效析出动力使自然时效析出更少的溶质团簇和 区在经过双级人工时效后可析出更多的起主要强化作用的 相因此 预时效得到的强度最高 第 期有色金属加工 结论()预时效态具有最佳的停放稳定性在停放 达到稳定状态较汽车材一般要求的 个月停放稳定性更早的达到稳定状态从而缩短工艺周期提高生产效率()在停放 区间内弯曲回弹最稳定回弹角极差最小仅为.这有利于弯曲工艺的固化提高产品合格率()预时效态停放 后经双级时效处理可得到更高的强度较直接双级时效处理的抗拉、屈服强度分别高出 和 提高了弯曲件使用状态的强度有助于进一步轻量化参考文献 朱上李志辉闫丽珍李锡武张永安熊柏青.预时效对汽车用新型 合金烘烤硬化性的影响.稀有金属():.:./.韩雨婷.自然时效对 合金力学性能和烘烤硬化性能影响的研究.吉林大学.刘川.汽车铝合金覆盖件原始板材组织性能分析与自然时效对其弯曲性能的影响研究.重庆大学.丁浩剡苏荣刘雄王向东.热处理工艺对 铝合金组织性能影响研究.内燃机与配件():.:./.王亮刘京涛.铝合金汽车板材弯曲性能测试方法.理化检验(物理分册)():.于金凤吴敬哲.系铝合金挤压型材弯曲性能提升工艺研究.铝加工():.马青梅张悦刘兴武钟伟柱王聪.铝合金型材力学及弯曲性能的影响因素.热处理技术与装备():.:./.黄英邓运来陈龙等.双级时效对 合金组织与性能的影响.材料科学():.付泽.典型汽车用板变形滞后回弹的试验研究及有限元分析.北京理工大学.韩欣刘晓滕王家毅等.预时效工艺对汽车用 铝合金板时效稳定性和烘烤响应的影响.轻合金加工技术():.闫丽珍.汽车车身板用新型快速时效响应 系铝合金研究.东北大学.刘敬福叶建军周祥春.双级时效对.合金组织及性能的影响.功能材料():.马子超.汽车轻量化铝合金 弯曲回弹实验模拟研究.中北大学.孙燕任洁张艳姝.固溶处理及双级时效对 铝合金微观组织和硬度的影响.金属热处理():.(.):.: