當前位置: 華文星空 > 汽車

為什麽汽車工業中鋁合金沒有能夠廣泛的普及?

2015-01-10汽車

汽車,作為現代工業文明的重要象征之一,已經走入千家萬戶的生活。但由此產生的能源和汙染問題也一直讓人們備受困擾。為了讓汽車更省油更環保,鋁合金作為一種重要的 輕質材料 已經悄然占據汽車制造行業的半壁江山。

1994年,第一代奧迪A8首次采用了 全鋁車身 。之後,很多大廠也都采用類似的材料和技術進行車身減重,包括現在的新能源造車新勢力,特斯拉、蔚來等等。簡而言之,在提高汽車效能表現的同時能夠控制成本節約能源,何樂而不為呢?

用於汽車車身的鋁合金主要有2系、5系、6系和7系鋁合金。其中,5系和6系鋁合金最適合用來代替鋼板。5系合金(Al-Mg)是前邊講到的不可熱處理強化形變鋁合金,加工效能很好,強度稍低,但加工後表面容易起皺,常用在汽車內板等形狀復雜的部位。而 6系合金屬於可熱處理強化的形變鋁合金,淬火後沖壓效能良好,並能在最終的烤漆處理中進一步時效強化 ,適用於外板等強度要求較高的部位。目前使用較多的6系合金主要有AA6111和AA6016等。

汽車車身用鋁合金力學效能

可熱處理強化的形變鋁合金 種類很多,我們今天就以 6系Al-Mg-Si鋁合金 為例進行簡單的介紹。

6系鋁合金的主要合金元素是鎂和矽,並形成Mg2Si強化相。如果再添加一定量的錳與鉻,可以減輕雜質鐵的危害;有時,還添加少量的銅或鋅,來提高合金的強度。

6系鋁合金熱處理時效析出的過程為:固溶體→過飽和溶質原子團簇(clusters)→GP區→針狀β‘’相→β‘相→β相(Mg2Si);其中最主要的強化相為β‘’相。

6000系鋁合金中時效析出過程示意圖

形變鋁合金使用過程中通常都會進行各種形變加工處理,比如熱軋、冷軋、沖壓等。這些鋁合金成分中的Mg/Si含量和比例是一個比較重要的參數,會對析出相的數量和形態造成影響。而這些很細小的析出物通常在光學顯微鏡下觀察不到,需要使用更高分辨率的電子顯微鏡。

從左至右依次為:熱軋態/中間退火態/連續退火態 的EBSD照片
6016鋁合金中時效析出相TEM照片

這期的內容就講到這裏啦,寨見!