オールアルミ半製品 (プレート, ストリップとフォイル) 自動車製造で広く使用されています, これらの加圧加工材料に加えて、, アルミニウム合金プレス部品は自動車製造用の金属材料です。 2018, について 52 世界中で数百万台の自動車が生産された, 消費する 114 百万トンの物質, そのうち約 82% 金属素材だった, そして 93.4 100万トンが使用されていた, そのうちアルミニウムおよびアルミニウム合金のみが占める 6.5%, 残りは鋼と鋳鉄です, 他の非鉄金属の量は非常に少ないです.
6000 自動車製造用途におけるアルミニウム合金板シリーズ
ほぼすべてのアルミニウム材料が自動車製造に広く使用されています, しかし、より多く使用されているのは鋳造アルミニウム合金です, ダイカストや鋳物の製造に使用されます。, アルミニウムおよびアルミニウム合金鋳造部品を使用していない車はありません。. 鋳造アルミニウム合金の量が占める割合 65% 自動車用アルミニウムの総量のうち, 半製品アルミニウムの総量は以下です 35%, そのうち以上 70% プレートと一緒に, 中国製プレートは厚さ2mm以下の薄板を使用, 以上を占めています 92%.
自動車用アルミニウム合金板の開発に注力: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 5182-RSS, 5754, 6022, 等, 代表的な6XXXシリーズアルミニウム合金板の伸び A50 ≥ 25%, r値≧ 0.60, 60d 駐車後降伏強さ Rp0.2 ≦ 140N/mm2, 焼付硬化降伏強度増分 ≥ 80N/mm2.
自動車に使用されるアルミニウム合金板は大きく2つに分けられます。: 乗用車, ピックアップトラック, バンやその他の薄い板で覆われたもの, つまりABS, バスなどの他のすべての車両, あらゆる種類のプレートを備えたタンカー, 主に工業用の一般的なプレートを使用.
の応用 6000 シリーズアルミニウム合金 自動車のシート
で 2018, 中国産 27,809,200 車両と販売済み 28,080,600 車両; その中で, 23,529,400 そして 23,709,800 乗用車を製造・販売; 4,279,800 そして 4,370,800 商用車を製造・販売していた.
で 2018, について 8.6 ヨーロッパと米国の100万台の乗用車が乗用車の製造にアルミニウム合金板を使用しました, そしてほぼ 38% 北米における乗用車の使用済みアルミニウム合金エンジンカバーの割合; ほぼそれ以上 1.5 日本の乗用車100万台にアルミニウム合金板が使用されていた. ヨーロッパと北米では主に 6XXX シリーズの合金プレートが使用されています, 一方、ヨーロッパでは主に 6016 合金, 一方、米国が好むのは 6111 合金. 消費国は主にアメリカです。, ドイツ, 日本, 韓国, カナダ, スイス, イギリス, そしてイタリア, 等. およそのうち、 1.05 で消費されるABSの数百万トン 2018, 米国. 約を占める 19.5%, ドイツについて 13%, そして日本とスイス 7% それぞれ.
BMW 7 ドイツのBMW AGのシリーズ乗用車も、軽量化においてうらやましい成果を上げています, 骨格は炭素繊維強化複合材料で構成されています (CFRP), アルミニウム合金押出材, そして高張力鋼 (高張力鋼), これら 3 つの材料を巧みに組み合わせることで、車の全体的なパフォーマンスが大幅に向上し、車の正味重量が削減され、燃費が向上しました。.
6000 シリーズ自動車用アルミニウム合金板金部品
6000 シリーズ合金は、現在の自動車業界で自動車板金部品として最も人気のあるアルミニウム合金です。. 成形性能を持っています, 高強度性能, 耐食性, 端折り, 高い表面性能, 等. 同時に, 塗装して焼いた後, 強度性能も向上.
自動車の内外装の鋼板をアルミ合金板に置き換えることで車体を40%～50%削減できます。, これにより、車全体の正味質量が約約減少します。 10%. フォード モデル T, フォード・プロディジー, フォード T-150 ピックアップ トラック, ジャガー XJ, フェラーリ 360, クライスラー プラウラー, フォルクスワーゲン 31 ルポ, アウディ A2, A8, ホンダのハイブリッドセダン (ホンダのインサイト), ホンダ NSX, テストモデル, S, 等. オールアルミボディを採用ボディはアルミ製. ABSはボンネットやトランクリッドにも使用されています, 他にもたくさん.
代表的なシート合金の特性
6016 合金はABSに広く使用されています, しかし、熱処理工程が複雑であり、良好な性能を得るには溶体化処理と焼付け処理の間に前時効処理T4Pが必要です。. プレス前の成形性が良好で、プレス後の焼成工程で強度が急速に増加するため, 高い耐へこみ性をもたらします, 6016 合金シートは、溶液-T4P-塗装処理後の両方の要件を考慮できます。, しかし、プロセスパラメータは最終的なパフォーマンスに大きな影響を与えます, 不十分な溶体化処理は、T4P の沈殿力を低下させ、焼成プロセス中の人工時効を引き起こします。, 保持時間が長いと、プレエージング時の湿度が低くなり、プレート配置プロセスの性能安定性が低下し、ベーキングプロセスの硬化効果が低下する可能性があります。, 高温はスタンピングプロセスの成形性能に影響を与えます。. これは、理想的な全体的なパフォーマンスを得るには、固溶体と T4P プロセスのパラメーターを最適化する必要があることを示しています。.
プレートの強度は主に固溶強化によって影響されます。, 老化前および自然な老化の強化: 固溶化処理により、可溶相がα相に固化します。(アル) 固溶強化を生み出すマトリックス, その後の T4P プロセスの間, 過飽和の溶質原子は時効沈殿物を形成します。, これらの相の数と形態は時効前の温度に依存します. 一方では, 時効によりマトリックスの過飽和度が低下し、固溶強化効果が弱まります。. 一方で, 時効前の析出相が強化効果を生み出し、プレートの強度を高めます。; 自然老化による強化効果は時間とともに単調に増加し、時間が経過すると安定します。.
張沢東と他の専門家の研究結果は次のことを示しています。: 6016 合金プレート入り 560 ℃ / 1最小固溶体処理は良好な結果を得ることができます, 保持時間を延長し続けることはパフォーマンスにつながりません; 総合的に考慮して 6016 オイルコーティングプロセスの工業生産における自動車用プレートの性能要件, を決定する 6016 合金 ABS 固溶体 - 熟成前のプロセス: 560 ℃ / 1分 + 80 ℃ / 6h ("軽合金加工技術" 2019, いいえ. 2, pp. 28-32.)
の適用 5000 自動車製造におけるシリーズアルミニウム合金板
自動車用アルミニウム合金板には2種類の5XXX系合金がある: 5754 および 5182-RSS, これら 2 つの合金の他に, もあります 5022, 5023, 5454, 5154, 5083 およびその他の合金が使用されている.
Mgはアルミニウム中で亜鉛に次いで2番目に高い溶解度を持っています, 究極の溶解度 17.4% 450℃のみ 1% 室温で. 理論的には、Al-Mg 合金には強力な時効硬化効果があるはずです。, ただし、結晶に沿った析出傾向とβ相の分散に限界があるため, この効果は利用できません, それらは主に焼きなましされた O 状態または冷間加工硬化された H 状態で使用されます。.
Al-Mg合金の過飽和固溶体α'の析出過程.
a'→GPゾーン→b'→b(Al8Mg5)
Mgの原子径 (0.320nm) アルよりもはるかに大きい (0.286nm), GP ゾーンは焼入れ後数秒以内に形成されますが、, でもサイズは小さいです (1.0nm～1.5nm), 濃い空の雲に囲まれて, 母相との共格子歪みはほとんど発生しません, したがって、Mg含有量 ≤ (5%~7%) 合金には明らかな時効硬化効果はありません. 数年後, GP ゾーンは次まで拡張できます 10 nm, 強化効果は大きいですが, 結晶に沿って強い破壊特性がある, そして可塑性はわずか約 1.5%, 実用的な価値がないもの.
Al-Mg合金にMnまたはCrを添加したもの, 主に耐食性と溶接性の向上を目的としています。, しかし、固溶体は強化効果の一部です. ti と V は結晶粒微細化剤です, 強度や溶接性の向上にも効果があります。. 溶融鋳造と溶接の酸化傾向を防ぐことができます, 特に高マグネシウム合金が特に必要です. 主に高マグネシウム合金を防ぐためにSbまたはBiを微量に添加します "ナトリウム脆性" 現象. キュ, 亜鉛, 鉄, Siは不純物です, 厳しく制限されるべきです, しかし、Siは溶接性を向上させることができます, したがって、5A03合金には次のものが含まれています。 0.50% そして〜 0.80% そして.
Al-Mg合金は時効硬化効果がわずかであり、結晶に沿って析出する傾向が強いため, 焼きなましされた状態でのみ機能します (300℃～380℃) または冷間加工硬化状態, しかし、その耐食性は、β相が粒子内の粒界に沿って均一に分布している場合にのみ発揮されます。, 分布パターンも Mg 含有量に強く影響されます。. 一連の研究の結果、Mg 含有量 ≤ の合金の安定性が示されました。 3%, 焼きなましまたは冷間加工硬化状態のいずれか, 室温または増感処理温度で長時間加熱 (67℃～177℃), 結晶性β相ネットワーク膜に沿って形成されず、応力腐食割れの影響を受けにくい (SCC) 剥離腐食, しかし、Mgコンテンツの後 > 3.5%, 特に冷間加工硬化後, マグネシウム含有量の増加に伴い (≥ 5% マグネシウム), SCCに対する感受性も大幅に増加します, 室温で長期間保管した後でも (20a~30a), 粒界に沿って連続したβ相メッシュ膜を形成可能. Mg含有量が多いので (>6%~7%) 315℃～330℃でも完全に焼鈍された合金, α固溶体は分解できない, まだ過飽和状態です, そのため組織は非常に不安定です.
高マグネシウム合金組織の性能安定性を解決する2つの方法: 1 つは大きな冷間変形のために焼きなまされます (e = 30% ～ 50%), 転位密度またはβ相核生成点を増加させる, そしてで 200 沈殿処理以上の℃, 固溶体の分解とβ相の均一分解を促進; 別の方法は、マグネシウム含有量を減らすことです ≤ 3%, 適切な量を添加すると、MnとCrの強度と再結晶温度を向上させることができます。, 結晶析出に沿ったβ相も回避可能, 高マグネシウム含有量と同等の強度が得られます。, 米国 5454 合金 (2.7% マグネシウム, 0.7% ん, 0.12% Cr) SCCやEFC感受性なしでAl-4Mg合金と同等の強度を得ることができます。, しかし、この方法ではAl-Mg合金の強度を大幅に向上させることはできません。.
合金の性質 5454
の化学組成 5454 合金 (質量 %): 0.25そして, 0.40鉄, 0.10銅, (0.50~1.0)ん, (2.4~3.0)マグネシウム, (0.05~0.20)Cr, 0.25Zn00.20Ti, その他の不純物 個別 0.05, 合計 0.15, 休息アル.
プレートのせん断強度は約 55% 引張強さ Rm, 圧縮Rp0.2は引張降伏強さとほぼ等しい. 合金の弾性率は 69.6GN/mm2、圧縮弾性率は 71.0GN/mm2 です。, 密度は 20°C で 2.680g/cm3. 液相ライン温度は646℃, デューフェーズラインの温度は 602°C です.
合金の線膨張係数は次のとおりです。.
- -50℃～20℃21.9μm/(m.k)
- 20℃～100℃23.7μm/(m.k)
- 20℃～200℃24.6μm/(m.k)
- 20℃～300℃25.6μm/(m.k)
20℃における体積膨張係数 68×10-6m3/(m3.k); 20℃における比熱容量 900J/(kg.K); 20℃における熱伝導率 134W/(m.k); 20℃における材料の平均等体積導電率は34%IACSです。; 20℃で, 状態材料の平均抵抗率は 51nΩ.m、抵抗温度係数は 0.1nΩ.m です。; 25℃、水溶液1Lあたり53gのNaClと3gのH2O2Tを含む, の可能性 -0.86V 0.1N グリセロール電極用; アニーリング温度 343°C, 断熱材は必要ありません; 熱処理温度260℃～510℃.
の特性 5083 合金
5083 合金は典型的な 5XXX シリーズ合金です, 典型的な自動車板金合金でもあります, 溶接性性能があります, 耐食性, 加工および成形特性と低温性能, Al-Mg系合金では, 中程度の強度の性能を持っています, 溶接継手の強度は母材の焼きなまし状態と同等にすることができます。, 信頼性の高い耐食性, 合金の機械的特性は温度の降下と上昇によってバランスが保たれます。, 破壊靱性もそうです, 優れた自動車カバー合金です, 特に商用車に適しています, 特別な車, セミトレーラーおよびその他の内部および外部の溶接板金構造特性.
5083 合金の特性: 熱処理強化ではありません; 防ぐために "老化による軟化" 耐食性の安定化, 半製品は安定化する必要がある; 繰り返しの焼鈍による降伏強度の低下を防ぐため, 最終的な冷間変形は次のようになります。 > 50%.
合金の組成 (質量 %): Mg4.0～4.9, Mn0.4～1.0, Cr0.05～0.25, Si0.40, F0.40, Zn0.25, Ti0.15, その他の不純物 個別 0.05, 合計 0.15, アル残り. 合金の主相組成: ある(アル), b(Al8Mg5), アルミニウム, Al7Cr, 考えられる不純物相は Mg2Si です, Al3Fe, Al3Ti, To6(鉄, ん).
Mgは主な強化元素です, 固溶強化を生み出し、合金の加工硬化率を増加させます。. アルミニウム中のMgの固溶度は温度によって大きく変化します, ただし、析出遷移相 β'(Al8Mg5) マトリックスと共グリッドではありません, したがって、明らかな析出硬化効果はありません. Al8Mg5 相は、滑り領域と粒界にゆっくりと析出する傾向があります。, 固溶強化効果の低下, 腐食条件下では粒界腐食や応力腐食割れが発生します。, したがって、冷間加工後は安定化焼鈍を行う必要があります, 結晶粒および粒界におけるβ相の均一析出を促進するため, 合金の機械的特性と耐食性を安定化します。.
マンガンとクロムは合金の再結晶温度を向上させ、相補的な強化効果をもたらします。, チタンは鋳造組織と溶接組織を微細化することができます, 鉄, シリコン, 不純物としての亜鉛.
の密度 5083 合金 2.66g/cm3; 融解温度範囲 574℃～638℃; 比熱容量900J/(kg.k); 熱伝導率120W/(m.k) 20℃で; 本体膨張係数 70×10-6m3/(m3.k) 20℃で; 平均線膨張係数は以下の通りです.
- -50℃～20℃22.3μm/(m.k)
- 20℃～100℃24.2μm/(m.k)
- 20℃～200℃25.0μm/(m.k)
- 20℃～300℃26.0μm/(m.k)
の正の弾性率 5083 合金は 71.0 GN/mm2、せん断弾性率は 26.4 GN/mm2.
電気的特性 5083 合金、20℃: 導電率 (等電積) 32% IACS; 抵抗率 54nΩ・m at 20℃; 抵抗温度係数 0.1nΩ・m/K at 20℃; の可能性 -0.8625℃、1 リットルあたり 53g の NaCl と 3g の H2O3 を含む水溶液中の 0.1N グリコール電極の V.
アニーリング温度は、 5083 合金シートは保持なしで343℃, 熱間圧延温度は260℃〜510℃です。.
自動車用5XXX系合金の耐応力腐食割れ性
5自動車用○○合金板は高強度性能だけではない, 良好な溶接性, 腐食環境における応力腐食割れに対する優れた耐性. アメリカアルミニウム協会による厚さ1mmの5XXXシリーズの自動車用シート. (AA) 耐応力腐食割れ性の規格を表に示します。 1. ◎過酷な条件下でもダメージを与えないと言われています; △条件によっては壊れる可能性がございます; ○過酷な条件下ではクラックが発生する可能性があるといわれています; Xは緩和された条件でもクラックされるだろうと述べた.
ディーゼル車を段階的に廃止するか、アルミ化率を高めることが望ましい
2月に米国で発表された研究 26 それを指摘する, 米国の研究によると. NGO クリーン交通国際協議会 (ICCT) そして二つの大学, 11 のパーセント 3.4 PM2.5と地上オゾンによる毎年何百万人もの早死にが、世界の運輸業界に関係している, 交通公害による医療負担 (心臓や肺の病気に関連することが多い, 脳卒中と糖尿病) 到達した $1 兆ドル.
米国では 22,000 交通公害で人が亡くなった, 43% うちディーゼル関連; 74,000 インドでは車の排気ガスで早死にする人もいる, 13,000 ドイツで, 7,800 イタリアと 6,400 フランスで. しかし, ドイツの状況はさらに悪い, として 17 すべての中から 100,000 その国の住民は交通公害により早死にする, 世界平均の3倍の割合.
これは、自動車の排気ガスが人間の健康に及ぼす影響を無視してはならないことを示しています。, クラス排出基準を積極的に遵守し強制する必要性を強調, アルミニウム自体の質量を削減し、新エネルギー車を拡大するためにアルミニウムの使用量を増やすことが急務である.
中国のABS生産ライン
による 2018, ABSは7つありました (オートボディシート) 中国で完成および建設中のライン, そのうち6基が稼働中で、生産能力は 523 kt/a と生産能力が 1 つ建設中です。 100 kt/a (表を参照 2).ABS の生産は重要であり、以下の要素からなる連続生産ラインに装備されています。 20 エアクッション炉処理とその後の純延伸矯正などのプロセス, 老化前, そして表面処理. 単層構造では長さが 600m を超える場合があります, 2層構造で300m以上.
中国初のABS生産ライン - ノーベル賞で (中国) アルミプロダクツ株式会社, 株式会社. 常州国家ハイテク開発区に位置しています, 江蘇省, 4,320km2の面積をカバー, USDの投資で 100 百万, 10月に運用を開始した 21, 2014. 5月に 22, 2018 同社は米ドルの追加投資を発表した 180 ABSの生産能力を100kt/a増加させる新しいエアクッション連続生産ラインに100万ドルを投資, に運用される予定です 2020.
ノベリスでもない (中国) アルミプロダクツ株式会社, 株式会社. 神鋼自動車アルミも (天津) 株式会社, 株式会社. 上流の製品を生産する, 前者の冷間圧延ストリップコイルは韓国から、後者の冷間圧延ストリップコイルは日本の馬見岡圧延所から来ています。.
中国愛麗国際 (鎮江市) アルミ株式会社, 株式会社, 河南銅仁アルミニウム株式会社, 株式会社. および河南中福工業株式会社, 株式会社. ABS生産ラインを建設する計画を全員が立てており、市場が許せばすぐに建設を開始する予定です. 加えて, 南山集団軽合金会社はさらに壮大な計画を立てている, 第 1 フェーズは現在完了しており、適切な時期に第 2 フェーズと第 3 フェーズが建設される予定です。, 全ての生産能力は600kt/aとなる予定, したがって、大規模な ABS プロジェクトになる.
現在生産されている4種類のアルミ平圧延品のうち (あらかじめ張られた厚板, ABS, 缶本体と蓋の材質, PS・CTPプレートベース), 最初の 2 つは製造がより困難です, 要求される技術レベルが高く、付加価値も高い.
結論
自動車用アルミニウム合金板は大きなファミリーです, 主に 5XXX シリーズおよび 6XXX シリーズ合金を使用した乗用車のカバーを除く, 他のアルミニウム材料も適用されます.
本稿では、自動車板金部品へのアルミニウム合金の導入について簡単に紹介します。. 中国はアルミニウム合金を使用した乗用車板金部品の製造を開始したばかり, そして海外との差は非常に大きい, そしてこのギャップは 2 つの側面で現れます: まず最初に, 自動車のアルミ化率は低い, 著者の調査と推定によると, 中国自動車のアルミ化率 2018 車両あたり 125kg 未満の場合があります, 先進国の1台当たり165kgとは大違い; 第二に, 新しい自動車用アルミニウム合金の開発とスクラップアルミニウムの使用との間のギャップはもう少し大きい, 例えば, Nobelis Aluminium Company は 3 ～ 4 年ごとに新しい合金を発売します, アドバンツを立ち上げた 7000 従来のアルミ合金を使用したシリーズと比較して強度が2倍になりました; スクラップアルミニウム生産ABS自動車シートの使用に特化しています, 彼らは到達する予定です 80% 自動車シートに含まれるスクラップアルミニウム含有量 2020, これは製品の一種ではありますが、.
中国のアルミニウム加工産業と自動車製造産業は、自動車へのアルミニウムの使用量をより高いレベルに引き上げるために、自動車へのアルミニウムの適用を強力に推進する必要がある。.