用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛車(chē)身結(jié)構(gòu)的鋁合金制成的板材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)輛車(chē)身的車(chē)體或結(jié)構(gòu)部分（也被稱(chēng)為"白車(chē) 身"）的鋁合金制成的板材的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及具有極好沖壓可成形性 (formabilit6emboutissage)因此使得能夠生產(chǎn)復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)或需要深沖壓的部分（諸 如，門(mén)內(nèi)襯或負(fù)載地板）的這樣的板材的用途。根據(jù)本發(fā)明使用的板材特別適合于為獲得 剛度而設(shè)計(jì)的復(fù)雜部分的生產(chǎn)。
[0002] 它們還呈現(xiàn)極好的抗絲狀腐蝕性。
【背景技術(shù)】
[0003] 除非另有說(shuō)明，在下面討論的所有鋁合金是根據(jù)定期出版的"注冊(cè)記錄序列"中由 "鋁業(yè)協(xié)會(huì)"定義的名稱(chēng)命名的。
[0004] 與合金的化學(xué)組成有關(guān)的所有指示都被表達(dá)為以合金的總重量為基礎(chǔ)計(jì)的重量 百分比。在歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 515中指示了冶金狀態(tài)的定義。
[0005] 通過(guò)根據(jù)NF EN ISO 6892-1的拉伸測(cè)試確定靜態(tài)拉伸機(jī)械屬性，換言之，極限拉 伸強(qiáng)度&、〇. 2%伸長(zhǎng)率時(shí)的常規(guī)屈服應(yīng)力Rpa2、以及斷裂伸長(zhǎng)率A%。
[0006] 為了減小車(chē)輛的重量且因此減少燃料消耗且因此減少溫室氣體排放，鋁合金在汽 車(chē)行業(yè)中的使用與日倶增。尤其使用鋁合金板材生產(chǎn)許多"白車(chē)身"部分，包括蒙皮面板 (或外部車(chē)身面板）（諸如，前翼、車(chē)頂或車(chē)頂面板、引擎蓋、汽車(chē)行李箱或門(mén)面板），以及內(nèi) 襯或車(chē)身結(jié)構(gòu)部件（諸如，門(mén)內(nèi)襯、引擎蓋內(nèi)襯），或負(fù)載地板（乘客艙和汽車(chē)行李箱）。
[0007] 如果在許多蒙皮面板已經(jīng)由鋁合金板材生產(chǎn)時(shí)，則將復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯或結(jié)構(gòu) 部件從鋼調(diào)換到鋁更困難，這是由于與鋼相比鋁合金在沖壓可成形性方面較差。尤其在鋁 合金板材的情況下，限制深沖壓性的因素之一是起始于板材邊緣處的破裂現(xiàn)象。
[0008] 對(duì)于大的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)汽車(chē)部分（特別是具有需要深沖壓的區(qū)域），通常生產(chǎn)具 有某種形狀的坯料，在該坯料中設(shè)置有或多或少圓形切口以促進(jìn)材料從該坯料的內(nèi)部朝向 邊角或深井的流動(dòng)。在沖壓期間，對(duì)于良好地在由成形極限曲線（FLC)給出的水平以下的 應(yīng)變水平，這些內(nèi)切口被迫擴(kuò)張且可能造成過(guò)早失效。
[0009] 然而，已經(jīng)存在以主要由鋁合金組成的白車(chē)身為特征的汽車(chē)。然而，在這些情況 下，所述車(chē)身的設(shè)計(jì)且尤其是由沖壓板材制成的部分的布局是從一開(kāi)始就考慮了鋁合金的 有限可成形性而設(shè)計(jì)的。
[0010] 這是汽車(chē)制造商對(duì)具有顯著提高的沖壓可成形性的鋁合金板材具有高水平需求 的原因，顯著提高的沖壓可成形性將大大促進(jìn)當(dāng)前是由鋼制成的具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的部分 向鋁的調(diào)換?？梢詫⑦@些部分從鋼調(diào)換到鋁而無(wú)需完全重新設(shè)計(jì)部件部分的布局或切割。 [0011] 開(kāi)發(fā)一種適于鋁的新設(shè)計(jì)的成本以及與制造特定沖壓工具相關(guān)聯(lián)的成本可以被 顯著減少。
[0012] 這是本發(fā)明的背景。
[0013] 更具體地，當(dāng)前可用于用作車(chē)體蒙皮的合金的選擇由有時(shí)相互沖突的要求之間的 折衷引起，所述相互沖突的要求諸如是：可成形性、漆層烘烤之后的最后機(jī)械強(qiáng)度、成形期 間的屈服應(yīng)力、用于卷邊的適合性、表面質(zhì)量、用于組裝的適合性、抗腐蝕性、成本、可再利 用性等。面對(duì)這樣的要求，當(dāng)前選擇A-Mg-Si類(lèi)型的合金，即，AA6xxx系列合金。
[0014] 的確，對(duì)于東歐AA6016、AA6016A、AA6005A以及AA6014類(lèi)型的合金且在美國(guó)的 AA6111合金和AA6022合金最普遍地用于這樣的應(yīng)用，厚度在Imm的量級(jí)，主要是由于它們 在T4"回火"狀態(tài)中沖壓和卷邊方面的相對(duì)良好的可成形性、它們?cè)谄釋雍婵酒陂g的顯著硬 化以及它們?cè)诔尚沃蟮臉O好表面外觀。對(duì)于具有較復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯部分和車(chē)身結(jié)構(gòu) (對(duì)于此，沖壓可成形性是重要的），當(dāng)前最多地使用具有有限鎂含量（典型地Mg彡5% ) 的AA5XXX系列合金（Mg-Al)，主要是因?yàn)樗鼈兲峁┰谕嘶鸹?-回火條件下的可成形性、成 形之后的機(jī)械屬性、熱穩(wěn)定性以及服務(wù)中的抗腐蝕性之間的良好折衷。最普遍地使用的是 合金類(lèi)型 AA5182、AA5754 以及 AA5454。
[0015] 此外，為了生產(chǎn)由鋁合金制成的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的部分（尤其是諸如門(mén)內(nèi)襯），用上 述合金通過(guò)常規(guī)沖壓是不可行的，在過(guò)去已經(jīng)考慮和/或?qū)嵤┝硕喾N解決方案：
[0016] -通過(guò)由鑄造來(lái)生產(chǎn)此類(lèi)型的部分（尤其是"壓模鑄造"類(lèi)型的部分）來(lái)避免與沖 壓相關(guān)聯(lián)的困難。Nothelfer GmbH的專(zhuān)利EP 1 305 179 Bl (根據(jù)2000年的優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)） 反映了這一方案。
[0017] -執(zhí)行"溫和"沖壓以得益于更好的可沖壓性。這涉及將鋁合金坯料完全地或局部 地加熱到所謂的中間溫度（即，從150°C到350°C )，以提高其在按壓下的行為，按壓工具也 可以被預(yù)加熱。本申請(qǐng)人的專(zhuān)利EP 1 601 478 Bl (根據(jù)2003年的優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)）是基于此 解決方案。
[0018] -通過(guò)組成來(lái)修改AA5XXX系列合金自身的可沖壓性；尤其是提議增加鎂含量超過(guò) 5 %。這在抗腐蝕性方面具有影響。
[0019] -使用復(fù)合板材，所述復(fù)合板材包括：由AA5xxx系列合金制成的芯，其中Mg含量 超過(guò)5%以用于提高可沖壓性；以及由具有更好抗腐蝕性的合金制成的包層板材。然而，板 材的邊緣處的、穿孔區(qū)域中的或更通常該暴露芯的位置且尤其是在組件中的抗腐蝕性可能 不足。
[0020] -以及最后地，還提議創(chuàng)建更有利的結(jié)晶織構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)乳制。這在Mitsubishi Aluminium的專(zhuān)利申請(qǐng)JP 2003-305503得以反映。然而，此類(lèi)型的非對(duì)稱(chēng)乳制的工業(yè)化是 脆弱的，需要特定乳機(jī)，可能對(duì)生成的板材的表面外觀具有不利影響，且還可能產(chǎn)生大量補(bǔ) 充成本。
[0021] 最后，關(guān)于合金，良好的可沖壓性通常是良好的加工能力（或可加工性）（如果可 能的話可以通過(guò)維持20%的量級(jí)的中間變形）、良好的延展性以及對(duì)于包括深沖壓區(qū)域的 復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的部分而言良好的"孔穴擴(kuò)充"行為的結(jié)合。
[0022] 除了具有極好延展性但是與非常低的機(jī)械屬性（即，對(duì)于AA1060-0類(lèi)型合金，典 型地與28MPa的量級(jí)的常規(guī)屈服應(yīng)力R pa2相關(guān)聯(lián)的單軸拉伸伸長(zhǎng)率Am= 43% )(根據(jù)1993 年J. R. Davis編輯的"鋁和鋁合金-ASM專(zhuān)業(yè)手冊(cè)，章節(jié)：鍛制鋁和鋁合金的屬性"）的水平 相關(guān)聯(lián)的AAlxxx系列合金（低合金鋁或商業(yè)上純鋁）以外，難以獲得極好的延展性。
[0023] 所謂的非可熱處理的 AA3xxx (Al-Mn)或 AA5xxx (Al-Mg)或 AA8xxx (Al-Fe-Si)系 列合金允許獲得的常規(guī)屈服應(yīng)力IV2高于AAlxxx系列合金的常規(guī)屈服應(yīng)力R pa2，但是以犧 牲延展性為代價(jià)。此外，對(duì)于它們中的大多數(shù)，屈服應(yīng)力Rro.2-超過(guò)大體上50MPa的值，拉 伸伸長(zhǎng)率就下降到大約25%。
[0024] 因此，當(dāng)添加鎂以將屈服應(yīng)力Rpa2增加最高達(dá)70MPa時(shí)，AA3003類(lèi)型合金的斷裂 伸長(zhǎng)率A 5。（盡管其與40MPa的屈服應(yīng)力、.2相關(guān)聯(lián)的良好延展性是已知的）經(jīng)歷其伸長(zhǎng)率 A5。下降到大體上25 %，如對(duì)于合金AA3004呈現(xiàn)的那樣。
[0025] 為了例示這一方面，下文的表呈現(xiàn)了根據(jù)1993年J. R. Davis出版的"鋁和鋁合 金-ASM專(zhuān)業(yè)手冊(cè)",童節(jié):"鍛制鋁和鋁合金的屬性"在環(huán)境溫度下在單軸拉伸中測(cè)量到的 典型機(jī)械屬性。
[0027] 技術(shù)問(wèn)題
[0028] 本發(fā)明旨在通過(guò)提出一種用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)部件（也被稱(chēng)為"白車(chē)身"部件）的鋁合 金制成的板材來(lái)實(shí)現(xiàn)延展性和最佳屈服應(yīng)力的折衷，所述板材具有顯著提高的可成形性、 隨時(shí)間保持穩(wěn)定且比現(xiàn)有技術(shù)更好，且使得能夠在室溫下通過(guò)常規(guī)沖壓制造的、無(wú)法使用 當(dāng)前汽車(chē)構(gòu)造領(lǐng)域中采用的鋁合金板材生產(chǎn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的汽車(chē)部分。此板材還必須具 有最小機(jī)械強(qiáng)度以及非常良好的抗腐蝕性且尤其是抗絲狀腐蝕性。
[0029] 發(fā)明主題
[0030] 本發(fā)明涉及鋁合金板材用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)輛車(chē)身的沖壓車(chē)體或結(jié)構(gòu)部分的用途， 所述沖壓車(chē)體或結(jié)構(gòu)部分也被稱(chēng)為"白車(chē)身"部件，其特征在于，所述板材具有大于或等于 60MPa的屈服應(yīng)力R pa2和大于或等