новий матеріал з листового алюмінієвого сплаву автомобіля

Усі алюмінієві напівфабрикати (пластини, стрічки та фольга) широко використовуються в автомобілебудуванні, і на додаток до цих матеріалів для обробки тиском, штамповані деталі з алюмінієвого сплаву - це металеві матеріали для автомобільного виробництва 2018, приблизно 52 мільйон автомобілів було випущено у всьому світі, споживання 114 мільйонів тонн матеріалів, з яких близько 82% були металеві матеріали, і 93.4 мільйони тонн було використано, з них тільки алюміній і алюмінієві сплави 6.5%, решта — сталь і чавун, а кількість інших кольорових металів дуже мала.

цинковий металевий лист штампування алюмінієвого автомобіля

6000 пластини з алюмінієвого сплаву серії в автомобільному виробництві

Майже всі алюмінієві матеріали знайшли широке застосування в автомобілебудуванні, але той, який використовується більше, - це лиття алюмінієвого сплаву, який використовується для виробництва лиття під тиском і литва, і немає такого автомобіля, де б не використовувалися литі деталі з алюмінію та алюмінієвих сплавів. Кількість литого алюмінієвого сплаву становить 65% від загальної кількості автомобільного алюмінію, загальна кількість алюмінієвого напівфабрикату менше ніж 35%, з яких понад 70% з тарілкою, і з пластиною Китай використовував більш ніж товщину ≤ 2 мм тонкої пластини, що становить понад 92%.

Зосередьтеся на розробці автомобільного листа з алюмінієвого сплаву: 6016-С, 6016-IH, 6016-ІБР, 6А16-С, 6А16-ІБР, 5182-RSS, 5754, 6022, тощо, типове подовження пластини з алюмінієвого сплаву серії 6XXX A50 ≥ 25%, значення r ≥ 0.60, 60d після стоянки межа текучості Rp0,2 ≤ 140 Н/мм2, зміцнення при випіканні межа текучості ≥ 80 Н/мм2.

Пластини з алюмінієвого сплаву, що застосовуються в автомобілях, можна умовно розділити на дві категорії: легковий автомобіль, пікапи, ван та інші покриття з тонких плит, а саме ABS, всі інші автомобілі, такі як автобуси, автоцистерни з усіма видами плит, з переважно промисловими загальними плитами.

Застосування 6000 алюмінієвий сплав серії простирадло в авто

в 2018, Китай виробництва 27,809,200 автомобілів і продано 28,080,600 транспортних засобів; серед них, 23,529,400 і 23,709,800 вироблено та продано легкових автомобілів; 4,279,800 і 4,370,800 комерційних автомобілів було вироблено та продано.

в 2018, приблизно 8.6 мільйонів легкових автомобілів у Європі та США використовували листи з алюмінієвих сплавів у виробництві легкових автомобілів, і майже 38% Для легкових автомобілів Північної Америки використовуються кришки двигуна з алюмінієвого сплаву; майже більше ніж 1.5 мільйони легкових автомобілів у Японії використовували листи з алюмінієвого сплаву. У Європі та Північній Америці в основному використовуються пластини зі сплаву серії 6XXX, тоді як Європа в основному використовує 6016 сплав, тоді як Сполучені Штати віддають перевагу 6111 сплав. Країни-споживачі - це в основному США., Німеччина, Японія, Південна Корея, Канада, Швейцарія, Великобританія, та Італії, тощо. З приблизно 1.05 млн. тонн АБС, спожитих у 2018, США. припадає близько 19.5%, Німеччина приблизно 13%, і Японії та Швейцарії для 7% кожен.

BMW 7 Легковий автомобіль серії BMW AG у Німеччині також досяг завидного досягнення у зниженні ваги, його скелет складається з композитного матеріалу, армованого вуглецевим волокном (CFRP), екструзія алюмінієвого сплаву, і високоміцна сталь (високоміцна сталь), що значно покращило загальні характеристики автомобіля та зменшило чисту масу автомобіля з покращеною паливною ефективністю завдяки розумному поєднанню цих трьох матеріалів.

6000 серії деталей з листового металу з алюмінієвого сплаву для автомобілів

6000 сплави серії є найпопулярнішими алюмінієвими сплавами для автомобільних деталей з листового металу в сучасній автомобільній промисловості. Мають формувальну продуктивність, високі показники міцності, стійкість до корозії, фальцювання країв, висока продуктивність поверхні, тощо. В той самий час, після фарбування та запікання, показники міцності також покращуються.

Заміна сталевої пластини на пластину з алюмінієвого сплаву в салоні та екстер'єрі автомобіля може зменшити кузов на 40% ~ 50%, що, у свою чергу, зменшує чисту масу всієї машини приблизно на 10%. Ford Model T, Ford Prodigy, Пікап ФОРД Т-150, Ягуар XJ, Феррарі 360, Chrysler Prowler, Volkswagen 31 Лупо, Ауді А2, A8, Гібридний седан Honda (Honda Insight), Honda NSX, Тести-модель, С, тощо. всі використовують алюмінієвий корпус Корпус виготовлений з алюмінію. АБС також використовується для виготовлення капотів і кришки багажника, і багато іншого.

Властивості типових листових сплавів

6016 сплав широко використовується в ABS, але процес термічної обробки є складним, і для отримання хорошої продуктивності необхідна обробка попереднього старіння T4P між обробкою розчином і обробкою випіканням. Завдяки хорошим формувальним властивостям перед штампуванням і швидкому збільшенню міцності в процесі випічки після штампування, що забезпечує високу стійкість до вм'ятин, 6016 лист сплаву може враховувати обидві вимоги після обробки фарбування розчином T4P, але параметри процесу мають великий вплив на кінцеву продуктивність, недостатня обробка розчином зменшує потужність осадження T4P і штучне старіння під час процесу випічки, і тривалий час витримки може призвести до Низька вологість попереднього старіння знижує стабільність продуктивності процесу розміщення плити та ефект затвердіння процесу випічки, і висока температура впливає на продуктивність процесу штампування. Це показує, що твердий розчин і параметри процесу T4P повинні бути оптимізовані, щоб отримати ідеальну загальну продуктивність.

На міцність плити в основному впливає зміцнення твердого розчину, передстаріння та зміцнення природного старіння: обробка твердим розчином твердне розчинну фазу в α(Ал) матриця для отримання зміцнення твердого розчину, під час подальшого процесу T4P, перенасичені атоми розчиненої речовини утворять старіючі опади Розмір, кількість і морфологія цих фаз залежать від температури попереднього старіння. З одного боку, старіння знижує ступінь перенасичення матриці та послаблює ефект зміцнення твердого розчину. З іншого боку, осаджені фази попереднього старіння дають зміцнюючий ефект і підвищують міцність плити; зміцнюючий ефект природного старіння монотонно зростає з часом і стабілізується після досягнення часу.

Про це свідчать результати досліджень Чжан Цзедуна та інших експертів: 6016 пластина сплаву в 560 ℃ / 1хв. Обробка твердим розчином може отримати хороші результати, продовжувати подовжувати час витримки не сприяє продуктивності; всебічний розгляд 6016 Вимоги до продуктивності автомобільної пластини в процесі промислового виробництва масляного покриття, визначити 6016 твердий розчин сплаву АБС - процес попереднього старіння: 560 ℃ / 1хв + 80 ℃ / 6ч ("Технологія обробки легких сплавів" 2019, немає. 2, пп. 28-32.)

Застосування 5000 серія листів алюмінієвого сплаву в автомобільному виробництві

Є два види сплавів серії 5XXX в листі алюмінієвого сплаву для автомобіля: 5754 та 5182-RSS, крім цих двох сплавів, є також 5022, 5023, 5454, 5154, 5083 та інші використані сплави.

Mg займає друге місце за розчинністю в алюмінії після цинку, з кінцевою розчинністю 17.4% при 450°C і тільки 1% при кімнатній температурі. Теоретично сплави Al-Mg повинні мати сильний ефект старіння, але через обмеження тенденції випадання вздовж кристала та дисперсії β-фази, цей ефект не можна використовувати, і вони в основному використовуються в відпаленому стані O або стані холодної обробки H.

Процес осадження перенасиченого твердого розчину α' сплаву Al-Mg.

a' → зона GP → b' → b(Al8Mg5)

Атомний діаметр Mg (0.320нм) значно більший за Al (0.286нм), хоча зона GP може бути сформована протягом кількох секунд після гасіння, але розмір невеликий (1.0нм~1,5 нм), оточений щільною хмарою вакансій, і майже не виникає деформації спільної сітки з материнською фазою, тому вміст Mg ≤ (5%~7%) сплаву немає явного ефекту старіння. Через кілька років, зона ГП може розростатися до 10 нм, і хоча є великий зміцнюючий ефект, вздовж кристала спостерігається сильний злам, а пластичність різко знижується лише до о 1.5%, який не має практичного значення.

До сплаву Al-Mg плюс Mn або Cr, в основному для підвищення стійкості до корозії та зварюваності, але твердий розчин, що частина зміцнення ефекту. ti і V є агентом для подрібнення зерна, також покращує міцність і зварюваність. бути може запобігти лиття з розплаву та тенденцію окислення зварювання, Особливо необхідний сплав з високим вмістом магнію. Сліди Sb або Bi головним чином для запобігання сплаву з високим вмістом Mg "натрієва крихка" явище. куб, Zn, Fe, Si - це домішки, повинні бути строго обмежені, але Si може покращити зварюваність, тому сплав 5A03 містить 0.50% І ~ 0.80% І.

Оскільки сплав Al-Mg має лише незначний ефект старіння та сильну тенденцію до осідання вздовж кристала, він може працювати лише в розпаленому стані (300℃ ~ 380 ℃) або загартований холодом стан, але їхню корозійну стійкість можна продемонструвати, лише якщо β-фаза рівномірно розподілена вздовж межі зерна всередині зерна., на структуру розподілу також сильно впливає вміст Mg. Результати серії досліджень показують, що стабільність сплавів із вмістом Mg ≤ 3%, або в відпаленому стані, або в стані холодної обробки, і нагрівати протягом тривалого часу при кімнатній температурі або температурі обробки сенсибілізації (67°C~177 °C), не утворюють уздовж кристалічної плівки β-фази та не чутливі до корозійного розтріскування під напругою (SCC) і відколювальна корозія, але після вмісту Mg > 3.5%, особливо після загартування холодом, зі збільшенням вмісту Mg (≥ 5% Mg), сприйнятливість до SCC також сильно зростає, і навіть після тривалого зберігання при кімнатній температурі (20a~30a), безперервна сітчаста плівка β-фази може бути сформована вздовж меж зерен. Через високий вміст Mg (>6%~7%) сплав навіть при 315 ℃ ~ 330 ℃ повністю відпалений, α твердий розчин не розкладається, все ще в перенасиченому стані, тому організація дуже нестабільна.

Вирішити стабільність продуктивності організації високого магнієвого сплаву двома способами: один відпалюється для великої холодної деформації (e = 30% ~ 50%), збільшення щільності дислокації або точки зародження β-фази, і в 200 ℃ вище обробки опадами, сприяти розкладанню твердого розчину та рівномірного розкладання β-фази; іншим способом є зменшення вмісту магнію ≤ 3%, і додати відповідну кількість може покращити міцність і температуру рекристалізації Mn і Cr, також можна уникнути β-фази вздовж кристалічного осаду, отримати міцність, еквівалентну високому вмісту магнію, Сполучені Штати 5454 сплав (2.7% Mg, 0.7% Мн, 0.12% кр) може отримати таку ж міцність, як і сплав Al-4Mg, без чутливості SCC і EFC, але цей метод не може значно покращити міцність сплаву Al-Mg.

Властивості сплаву 5454

Хімічний склад 5454 сплав (маса %): 0.25І, 0.40Fe, 0.10Cu, (0.50~1,0)Мн, (2.4~3,0)Mg, (0.05~0,20)кр, 0.25Zn00.20Ti, інші домішки індивідуальні 0.05, всього 0.15, відпочинок Ал.

Міцність пластини на зріз становить о 55% міцності на розрив Rm, і його стиснення Rp0,2 майже дорівнює межі текучості при розтягуванні. Сплав має модуль пружності 69,6GN/мм2 і модуль пружності при стисненні 71,0GN/мм2., і щільність 2,680 г/см3 при 20°C. Температура лінії рідкої фази становить 646°C, і належна температура фазової лінії становить 602°C.

Коефіцієнт лінійного розширення сплаву такий.

  • -50℃ ~ 20 ℃ 21,9 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 100 ℃ 23,7 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 200 ℃ 24,6 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 300 ℃ 25,6 мкм/(м.к)

Коефіцієнт об'ємного розширення при 20℃ 68×10-6м3/(m3.k); питома теплоємність при 20 ℃ 900 Дж/(кг.К); теплопровідність при 20 ℃ 134 Вт/(м.к); середня ізоволюметрична провідність матеріалу при 20 ℃ становить 34% IACS; при 20 ℃, середній питомий опір матеріалу стану становить 51 нОм.м, а температурний коефіцієнт опору становить 0,1 нОм.м; при 25 ℃, що містить 53 г NaCl і 3 г H2O2T на літр водного розчину, потенціал -0.86V для 0,1N гліцеринового електрода; температура відпалу 343°C, не вимагає утеплення; температура термічної обробки 260°C ~ 510°C.

Властивості 5083 сплав

5083 сплав є типовим сплавом серії 5XXX, також є типовим автомобільним сплавом листового металу, є показники зварюваності, стійкість до корозії, властивості обробки та формування та низькі температури, у сплаві системи Al-Mg, має показники середньої міцності, Міцність зварного з'єднання може дорівнювати відпаленого стану основного матеріалу, і надійна стійкість до корозії, механічні властивості сплаву врівноважуються з падінням і підвищенням температури, в'язкість руйнування також є такою, є хорошим сплавом для автомобільних покриттів, особливо підходить для комерційних автомобілів, спеціальні автомобілі, напівпричепи та інші внутрішні та зовнішні зварні конструктивні властивості листового металу.

5083 характеристики сплаву: не термообробка посилення; запобігати "пом'якшення старіння" і стабілізація корозійної стійкості, напівфабрикати потребують стабілізації; щоб запобігти повторному відпалу зниження межі текучості, остаточна холодна деформація повинна бути > 50%.

Склад сплаву (маса %): Mg4,0~4,9, Mn0,4~1,0, Cr0,05~0,25, Si0,40, F0,40, Zn0,25, Ti0,15, інші домішки індивідуальні 0.05, всього 0.15, Аль залишився. Основний фазовий склад сплаву: a(Ал), b(Al8Mg5), AlMn, Al7Cr, можливі домішкові фази Mg2Si, Al3Fe, Al3Ti, До6(Fe, Мн).

Mg - основний зміцнюючий елемент, отримання зміцнення твердого розчину і збільшення швидкості наклепування сплаву. ступінь твердого розчину Mg в алюмінії сильно змінюється з температурою, але фаза переходу опадів β'(Al8Mg5) не сумісна з матрицею, тому немає очевидного ефекту зміцнення опадів. фаза Al8Mg5 має тенденцію повільно осідати на зоні ковзання та на межах зерен, зниження ефекту зміцнення твердого розчину, а в корозійних умовах викликає міжкристалітну корозію та корозійне розтріскування під напругою, тому після холодної обробки слід стабілізувати відпал, для того, щоб сприяти рівномірному виділенню β-фази в зерні та межах зерен, стабілізація механічних властивостей і корозійної стійкості сплаву.

Марганець і хром підвищують температуру рекристалізації сплаву і мають додатковий зміцнюючий ефект, титан може покращити організацію лиття та зварювання, залізо, кремній, цинк як домішки.

Щільність 5083 сплав 2,66г/см3; діапазон температур плавлення 574 ℃ ~ 638 ℃; питома теплоємність 900 Дж/(кг.к); теплопровідність 120 Вт/(м.к) при 20 ℃; коефіцієнт розширення тіла 70×10-6м3/(m3.k) при 20 ℃; середній коефіцієнт лінійного розширення виглядає наступним чином.

  • -50℃ ~ 20 ℃ 22,3 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 100 ℃ 24,2 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 200 ℃ 25,0 мкм/(м.к)
  • 20℃ ~ 300 ℃ 26,0 мкм/(м.к)

Позитивний модуль пружності 5083 сплав є 71.0 GN/мм2, а модуль пружності при зсуві становить 26.4 GN/мм2.

Електричні властивості 5083 сплав при 20 ℃: провідність (ізоелектричний продукт) 32% МАКС; питомий опір 54nΩ.m при 20 ℃; температурний коефіцієнт опору 0,1nΩ.m/K при 20 ℃; потенціал -0.86V для 0,1N гліколевого електрода у водному розчині, що містить 53 г NaCl з 3 г H2O3 на літр при 25 ℃.

Температура відпалу 5083 лист сплаву становить 343 ℃ без витримки, і температура гарячої прокатки становить 260 ℃ ~ 510 ℃.

Стійкість до корозійного розтріскування під напругою сплавів серії 5ХХХ для автомобілів

5Лист зі сплаву XXX для автомобільного використання вимагає не тільки високої міцності, хороша зварюваність, і значну стійкість до корозійного розтріскування під напругою в корозійних середовищах. Серія автомобільних листів товщиною 1 мм 5XXX від Aluminum Association of America Inc. (АА) норматив його стійкості до корозійного розтріскування наведено в табл 1. ◎ сказав, що в більш суворих умовах не пошкодить; △ сказав, що за деяких умов може зламатися; ○ сказав, що в важких умовах може виникнути тріщини; X сказав, що в спокійних умовах також буде зламано.

Бажано поступово відмовитися від дизельних транспортних засобів або збільшити рівень алюмінізації

Дослідження, опубліковане в США в лютому 26 вказує на те, що, згідно з дослідженням США. НУО Міжнародна рада з чистого транспорту (ICCT) і два університети, 11 відсоток від 3.4 мільйони передчасних смертей щороку через PM2,5 та приземний озон пов’язані з глобальною транспортною галуззю, і медичний тягар, спричинений забрудненням транспорту (часто асоціюється із захворюваннями серця та легенів, інсульт і цукровий діабет) досягнуто $1 трильйон доларів.

У США 22,000 людей загинуло від забруднення транспортом, 43% з яких були пов'язані з дизелем; 74,000 люди передчасно померли від вихлопних газів в Індії, 13,000 в Німеччині, 7,800 в Італії і 6,400 у Франції. Проте, у Німеччині ситуація гірша, як 17 з кожного 100,000 жителі країни передчасно помирають через забруднення транспорту, показник, що втричі перевищує середній світовий показник.

Це свідчить про те, що не можна ігнорувати вплив викидів транспортних засобів на здоров’я людини, підкреслюючи необхідність активного дотримання та забезпечення виконання класових стандартів викидів, і терміновість збільшення кількості алюмінію, який використовується для зменшення власної маси та розширення нових енергетичних транспортних засобів.

Виробничі лінії ABS в Китаї

за 2018, було сім АБС (Авто-кузовний лист) лінії, завершені та будуються в Китаї, в тому числі шість діючих виробничою потужністю 523 тис. т/рік і один, що будується, з виробничою потужністю 100 кт/год (див. табл 2).Виробництво ABS є ключовим і оснащене безперервною виробничою лінією, що складається з більш ніж 20 такі процеси, як обробка в печі на повітряній подушці з подальшим її чистим розтягуванням, попереднє старіння, і обробка поверхні. Довжина одношарової конструкції може перевищувати 600 м, і двошарове розташування більше 300м.

Перша в Китаї лінія з виробництва ABS - У Нобелівській (Китай) Aluminium Products Co., ТОВ. знаходиться в Національній зоні розвитку високих технологій Чанчжоу, Провінція Цзянсу, займає площу 4320 км2, з інвестицією дол 100 мільйон, який введено в експлуатацію жовт 21, 2014. травня 22, 2018 компанія оголосила про ще одну інвестицію в дол 180 мільйонів на нову безперервну виробничу лінію на повітряній подушці, щоб збільшити потужність виробництва ABS на 100 тис. т/рік, яка буде здана в експлуатацію в 2020.

Ні Нобеліс (Китай) Aluminium Products Co., ТОВ. ні Shinko Automotive Aluminium (Тяньцзінь) Co., ТОВ. виробляти продукцію вгору, рулони холоднокатаної смуги першої поставляються з Південної Кореї, а рулони холоднокатаної смуги другої — з японського прокатного заводу Mamioka Rolling Mill..

China Aili International (Чженьцзян) Алюміній Ко., ТОВ, Henan Tongren Aluminium Co., ТОВ. і Henan Zhongfu Industrial Co., ТОВ. всі розробили плани щодо будівництва виробничих ліній ABS і розпочнуть будівництво, як тільки це дозволить ринок. В додаток, Компанія Nanshan Group Light Alloy має більш ефектний план, перша фаза вже завершена, а друга і третя фази будуть побудовані у відповідний час, усі вони матимуть виробничу потужність 600 тис. т/рік, таким чином ставши великим проектом ABS.

Серед чотирьох видів плоского алюмінієвого прокату, що випускається сьогодні (попередньо розтягнута товста пластина, ABS, матеріал корпусу та кришки банки, Плитна основа PS і CTP), перші два складніше виготовити, з вищими вимогами до технічного рівня та вищою доданою вартістю.

Висновок

Автомобільна пластина з алюмінієвого сплаву - це величезне сімейство, за винятком покриттів для легкових автомобілів, в основному зі сплавів серії 5XXX і 6XXX, також застосовуються інші алюмінієві матеріали.

Ця стаття коротко представляє застосування алюмінієвих сплавів для деталей автомобільного листового металу. Китай тільки почав виготовляти металеві деталі легкових автомобілів з алюмінієвих сплавів, і розрив із зарубіжжям дуже великий, і цей розрив проявляється у двох аспектах: по-перше, ступінь алюмінізації автомобілів низька, і за авторським дослідженням та оцінкою, рівень алюмінізації китайських автомобілів у 2018 може бути менше 125 кг/автомобіль, що дуже відрізняється від 165 кг/автомобіль у промислово розвинутих країнах; по-друге, Розрив між розробкою нових автомобільних алюмінієвих сплавів і використанням алюмінієвого брухту дещо більший, наприклад, Nobelis Aluminium Company кожні три-чотири роки випускає новий сплав, він запустив Advanz 7000 серія продуктів із поточним використанням алюмінієвого сплаву порівняно з подвійною міцністю; він особливий у використанні брухту алюмінієвого виробництва ABS автомобільного листа, вони планують досягти 80% вмісту алюмінієвого брухту в автомобільному листі в 2020, який Але клас продуктів.

Алюмінієва промисловість Китаю та автомобільна промисловість повинні активно сприяти застосуванню алюмінію в автомобілях, щоб збільшити кількість алюмінію, що використовується в автомобілях, на вищому рівні..