汽车轻量化技术-铝合金.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车轻量化技术,铝合金,1,主要内容,汽车轻量化背景,1,铝合金基础知识,2,汽车用铝合金现状,3,铝合金汽车板工艺,4,轻量化发展方向,5,2,一、汽车轻量化背景,1.1,轻量化的必然性,汽车质量每减轻,%,，可节省燃料消耗,0.6,1.0,%,；,车辆每减重,100 kg,，,CO,2,排放量可减少约,5 g/km,，在,轿车中每,使用,1 kg,铝,，可在其使用寿命期,内减少,20 kg,尾气,排放；,汽车尾气排放与油耗成正相关；,现有汽车越来越高级化，附加装置也越来越多。同样使得轻量化成了必然,。,3,1.2,汽车轻量化的主要对象,由表,2,可以知：发动机、底盘、车身及内外装占轿车总质量的比例较大,减重潜力也较大。轿车车身是轿车中重量较大的部件，约占汽车总重量的,30,，所以车身的铝化举足轻重。,表,2,轿车各部分的质量比例,名称,发动机,底盘（除传动系）,车身,传动系,内装外装,其他,质量比例（,%,）,1015,1924,2028,510,2025,813,4,铝合金车身板的应用及减重效果,5,1.3,轻量化的手段,(1),优化汽车车身框架结构；,(2),用高强度轻质材料代替传统的钢铁材料。,主要有：,1.,高强度钢板,2.,铝合金,3.,镁合金,4.,钛合金,5.,高分子材料,6.,新型复合材料,6,二、铝合金基础知识,2.1,铝合金的特点：,铝的密度小（,2.7 g/cm,），约为钢（,7.8 g/cm,）的,1/3,。用铝合金代钢铁可减重,50%,左右,由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜（钝化），所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂形状的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过,600MPa,。导热率和导电率是钢的,3,倍。,7,2.2,铝合金分类,根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。,8,2.3,纯,铝与铝合金牌号,表,2,纯铝与铝合金牌号,9,2.4,铝及铝合金的分类,10,2.5,铝及铝合金材料分类,11,2.6,铝合金基础代号,变形铝及铝合金状态代号命名的基本原则基础状态代号用一个英文大写字母表示；细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示,12,2.7,铝及铝合金热处理分类,铝及铝合金热处理,回归,均匀化退火,退火,成品退火,中间退火,过时效,欠时效,自然时效,人工时效,多级时效,时效,固溶淬火,离线淬火,在线淬火,一次淬火,阶段淬火,立式淬火,卧式淬火,13,退火,产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。,固,溶,淬火处理,将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。,14,时效,经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出（或沉淀），分布在,（,Al,）铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出（沉淀）强化。,回归,时效型合金在时效强化后，于平衡相或过渡相的固溶度曲线以下某一温度加热，时效硬化现象会立即消除，硬度基本上恢复到固溶处理状态，这种现象称为回归。合金回归后，再次进行时效时，仍可重新产生硬化，但时效速度减慢，其余变化不大,。,15,三、汽车用铝合金现状,3.1,在汽车上的应用范围,铸造铝合金与变形铝合金都在汽车中获得了应用，但是以前者为主。当前铝合金,的,铸件主要用于制造发动机零部件、壳体类零件和底盘上的其他零件。如轿车发动机缸体、缸盖、离合器壳、保险杠、车轮、发动机托架等几十种零件。,变形铝合金适合压力加工，通过冷变形和热处理可使其强度进一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各种形状的型材。变形铝合金主要用于汽车车身。包括：发动机罩、车顶棚、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件。过去用于轿车车身的铝合金主要有,Al-Cu-Mg(2000,系,),、,Al-Mg(5000,系,)an Al-Mg-Si(6000,系,),三大系列,16,17,除标准铝合金外，一些铝合金公司与汽车制造者还研发了一批具有某些特殊性能的非标准铝合金。常用标准汽车铝合金如下表所示。,1 ,系,8 ,系在汽车制造中都或多或少的获得了应用。,C:UsersAdministratorDesktop,汽车制造中常用铝合金,.docx,18,在美国，,95%,以上的油罐车用铝材料制造,美国生产的全铝自卸车,19,美铝与宇通合作研发的新一代节能环保大巴的铝合金挤压框架结构。,全铝公用全铝公共汽车铝件的减重效果标示图。与钢结构相比，框架、轮毂。车身钣金件、内饰件分别减重,800kg,、,170kg,、,550kg,、,400kg,，合计减重量近,2,吨。减重近,46%,。,20,美铝公司和宇通公司合作研发的全铝公共汽车用铝部位图,21,沃尔沃,S70,的车门外板,宝马,M3,的发动机盖板,使用,Novelis Fusion AF350,生产的汽车车门内板,22,全铝轿车车身空间框架示意图,奥迪的空间框架铝合金车身结构技术,铝合金车身结构,23,24,沃尔沃越野车纵梁,宝马汽车后车架,奥迪公司的油底壳,奥迪公司的侧面车架,25,国外品牌汽车铝合金防撞梁、吸能盒,26,3.2,应用现状,国外的应用现状,美国：,1994,年用铝量为,87kg/,辆，,2000,年达到,116kg/,辆，,2006,年达到了,145kg/,辆。,2000,年到,2006,年,6,年中的年平均增长率为,3.7,。,27,同期（,2006,年），欧洲、日本轻型汽车中的用铝量分别为,259.28,磅,/,辆（,117.6kg/,辆）和,251.33,磅,/,辆（,114.0kg/,辆），,6,年中的,CAGR,分别为,5,和,3,，可见，在过去的几年当中，欧洲是汽车用铝发展最为迅速的地区。,在近年来出现的全铝车身以及铝密集型汽车中，铝的比例越来越高。以福特,P2000,为例：其在白车身和外板上均使用铝合金。用铝量达到了,332kg,。奥迪,A8,则达到了创纪录的,546kg,。,28,车身板用铝合金：,用铝合金材料来制造汽车车身板,要求既具有一定的强度性能,又具有良好的冲压成形性能,还要具有良好的焊接性能、抗腐蚀性能,可以在涂漆后的烘烤期间发生完全的沉淀硬化作用。,车身框架用铝合金：,近年来提出的全铝车身结构中，车体结构上大多数采取无骨架式结构和空间框架式结构,以铝挤压型材为主体的空间框架结构大有发展前途。挤压型材主要是采用空心材,。,29,2,系,铝,合金,2000,系铝合金属于,Al-Cu-Mg,系，具有优良的锻造性、高的强度、良好的焊接性能，可热处理强化等特点。但其抗蚀性比其他铝合金的差。,2000,系合金中，,2036,合金已广泛用于生产车身板。目前,2036,和,2022,合金已部分用于汽车车身板材,如法国贝西内公司,2000,系的,AU2G-T4,美国雷伊路菲公司的,2036-T4,等,。,30,5,系铝合金,5000,系合金中,Al-Mg,合金具有良好的抗腐蚀性和焊接性能,但退火状态的,Al-Mg,合金在加工变形时可能产生吕德斯线和延迟屈服,因此主要用于车身内板等形状复杂的部位。目前,HANV,金属公司开发的,HANV5182-O,材料、美国,ALCOA,公司开发的,X5085-O,及,5182-O,等材料已用于汽车车身内板。,31,6,系铝合金,6000,系铝合金强度高，塑性好，具有优良的耐蚀性，综合性能好。美国,70,年代就研制了,6009,和,6010,汽车车身板铝合金,塑性好,成形后经喷漆烘烤可实现人工时效强化获得更高的强度,用于汽车的内外层壁板,目前已在轿车上广泛使用。,Audi A8,的车身板,即采用了本系铝合金。另外为增强汽车的缓冲能力和增强抗疲劳强度,德国,VAW,、日本,KOK,、中国西南铝加工集团均以此系合金为基础,研制和开发了高性能的汽车用铝板和铝型材。这种复杂断面形状的铝合金型材,不仅具有质量轻、强度高和抗冲击性好等特点,而且具有很好的挤压成形性能,容易制作,所以在汽车上将得到广泛应用。,目前,国外铝制车体大型材用铝合金主要采用,6000,系列合金,如：,6009,、,6010,、,6111,、,6181A,等,美国汽车制造商多选用具有较高强度的,6111,欧洲更多采用具有较好成形性能的,6016,。日本为了达到缓冲目的、增加抗冲击强度,十分注重使用,6000,系的高强度合金,“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄壁和中空型材,研制开发高性能的汽车用铝板和增强缓冲性能的铝挤压型材。,32,美国,通用公司的,IMPACT,牌轿车车身是铝材制造的。整个车身零件仅,168,种（原型为,225,种，最少的也有,200,种以上）冲压件占,40%,车身有,2000,个焊点,120,个铆接点,质量仅,134kg,。,IMPACT,的基本结构是一个被挤压的铝制模型，其大部分由高强度胶粘剂和常规焊接来粘合。,33,德国：奥迪车系,早在,1994,年奥迪汽车公司开发了第一代,Audi A8,全铝空间框架结构（,ASF,），,ASF,车身超过了现代轿车钢板车身的强度和安全水平，但汽车自身的重量减轻了大约,40%,。随后于,1999,年在这里诞生的奥迪,A2,，成为首批采用该技术的量产车。该车车身采用全铝空间框架，前柱采用高压铸铝新技术制成。它的车身重,895kg,，比这种型式同样大小的车的通常重量轻,150kg,。燃油消耗也低于那些相似性能的车,。,34,奥迪,A2,第二代铝合金,ASF,车身,奥迪,A8,第一代铝合金,ASF,车身,新奥迪,A8,第二代铝合金,ASF,车身,35,2011,年奥迪,A8,整个白车车身,300.7kg,，相当于普通,B,级车身质量的,80%,。车身铝合金板钣金件,47.6%,；车身挤压型材结构件,18.5%,；车身铸造铝合金连接件,27%,；其他,6.9%,；铝合金板钣金件,155,件；挤压铝型材件,30,件；铸铝件,25,件。,36,在全新一代,A8,上，,ASF,车身也经过了改良，部分铝合金的厚度比老款的更薄，车身重量也因此降低了,6.5kg,。此外，新奥迪,A8,的车身在更轻的同时，整体刚性也比老款提升了,25%,左右。,37,ASF,车身在构造上遵循了仿生学原理，从自然界中吸取灵感。车身骨架由铝质的挤压型材和压铸零件构成,。,38,由铝挤压成型的多种盒形断面的梁构成空间框架,称为,ASF,。这种梁有直的也有弯曲的,梁的壁厚比相同尺寸的钢要增加一倍。,ASF,全铝车身的各部件通过冲压铆接、自攻螺钉和粘结等方式连接，组装自动化水平已达,80%,39,日本：日本的,NSX,超级跑车,NSX,于,1991,款车型正式发售，首批量产车型配置全铝底盘和车身，在保持和钢制车身同等强度下，自重却减轻了,200kg,。,40,国内的应用现状：,我国已经成为世界汽车工业大国，,2012,年我国汽车总产量将超过,1800,万辆。因此汽车车身用铝的研究和开发必将带来巨大的经济效益和社会效益。国内单车的铝合金用量在,6,左右，与国外还有一定的差距，基本以铸造铝合金为主。由于成本、零部件资源等因素的限制，变形铝合金（锻造铝合金和铝合金板材）的应用受到一定的制约。,41,国内汽车用铝材发展的也不平衡，铝轮毂发展过热，汽车车身板材基本属于空白。我国汽车车身用铝还处于研制、引进、吸收、消化的阶段。,因此我国的汽车工业必须瞄准国际先进水平,对汽车用铝合金的性能和生产工艺进行更深入的研究开发。随着合金加工技术和新型合金的不断开发,变形铝合金应用一定会越来越多，技术也更加成熟。,42,车身重量仅有,450kg,，最高车速可达,85,公里,/,小时；一次充电,4,小时可行驶,150,公里，而耗电却只有,6,度。这辆由苏州市奥杰汽车技术有限公司自主研发的全新电动汽车亮相,2010,年第六届北京国际电动汽车展览会。由于是国内首款采用铝制骨架车身的电动汽车，该车一经发布立即受到业内关注。,43,四、铝合金汽车板工艺,4.1,铝合金汽车板的性能要求,良好的力学性能与成形性,一定的抗时效稳定性,良好的烘烤硬化性,高的抗凹痕性,良好的翻边延性,较好的表面光鲜性,良好的表面处理及涂装性能,44,常用铝合金汽车车身板的种类,系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性和较高的强度，但抗蚀性差，烘烤硬化能力低，主要用于汽车内板；,5,系合金是非热处理强化合金，铝板冲压成形后表面容易起皱，且延展性和弯曲能力也有所欠缺，多用于内板；,6,系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性、烘烤硬化性，是目前汽车板材的主要研究方向。,45,表,4-1,汽车车体用铝合金国际牌号和化学成分（质量,%,）,46,应用于汽车车身的,6,系和,5,系铝合金对比,如前所述，铝合金汽车车身板材主要有,6,系和,5,系合金，典型牌号有,6016,、,6111,、,6022,、,6181,、,5052,、,5182,、,5754,等铝合金；轿车用铝板厚度规格一般为,0.72.0mm,左右。,（,1,）,6,系,Al-Mg-Si,(-Cu),合金,Al-Mg-Si-(Cu),系合金由于具有较高的强度及较好的成,形,性能而广泛应用,于,汽车面板等,领域,。对这类合金的要求，是在烤漆前具有较好的塑性及在烤漆过程中具有较高的沉淀硬化能力,，即具有较高的烤漆硬化响应,。,Al-Mg-Si-(Cu),合金是可热处理强化的铝合金，具有成形性好、耐蚀性强、强度高和较好的耐高温等性能。铝合金汽车车身板材料，除上述几个优点外，主要考虑该类板材在冲压成形后经油漆烘烤强度会提高，具有烤漆硬化能力。此外，,Al-Mg-Si,合金,T4,态板材的屈服强度和抗拉强度与钢板相近，,n,值超过钢板。,47,（,2,）,5,系铝合金,5,系铝合金（,Al-Mg,系,合金）是不可热处理强化的铝合金，具有中等强度、耐蚀性好、较好的加工性能及良好的焊接性能等特点。,在,Al-Mg,系,合金中，,Mg,固溶于铝基体中，形成固溶强化效应使该合金在强度、成形性能和抗腐蚀性等具有普通碳钢板的优点，可用于汽车内板等形状复杂的部位。,但,Al-Mg,系合金板材在室温放置后，在拉伸时容易出现,Luders,伸长，冲压成形后表面起皱，影响外观质量；延展性和弯曲能力也会由于,Fe,含量的增加而恶化，经历烤漆容易出现软化现象。,Al-Mg,系合金用作汽车车身板的缺点：延迟屈服和勒德斯线。当晶粒尺寸,100m,时，板材易出现“桔皮效应”。,48,表,4-2,铝合金和冷轧钢板力学性能和冲压成形性能,49,欧洲常用含,Cu,量较低的,AA6016,合金，北美常用含,Cu,量高的,AA6111,合金，目前这两种合金都存在着成形性较差的问题，不适合作成形性要求较高的内面板材料。,6022,合金含有较低的合金元素，具有比,AA6016,，,AA6111,合金更好的成形性及耐腐蚀性，被认为既可以做车身外面板材料又可做内面板材料，已用于,Plymouth prowler,等的车身板。,50,表,4-3,欧洲与北美汽车覆盖件用铝情况,欧洲,北美,51,综合相关数据，总结出应用于汽车车身板的成品板材的性能要求：,（,a,）,T4(p),状态下,屈服强度：,90,140MPa,抗拉强度：,220285MPa,延伸率（总）：,20%,n,值：,0.27,（拉伸应变硬化指数）,r,值：,0.65,（,0,）（塑性应变比）,0.40,（,45,）,0.55,（,90,）,（,b,）,预,变形,2%+,烘烤后屈服强度：,160260MPa,52,铸锭轧制成薄板并进行固溶处理 冲压 烤漆,板材生产厂,汽车生产厂,2,周以上,（运输、仓储）,4.2,铝合金车身板的生产过程,53,铝加工厂生产,ABS,板、带材的典型工艺流程示意图,54,汽车厂用,ABS,制造,AVT,车身工艺流程示意图,55,ABS,全连续生产线示意图,56,6,系铝合金,板材加工过程中的组织演变,57,半连续铸锭,冷轧板,冲压制品,T4(p),状态下合金为平均晶粒尺寸为,20,m,的等轴晶,58,4.3,合金成分的选取,合金设计目标：,T4/T4P,状态下较高的成形性能；,烤漆后有高的强度；,可控制的预处理工艺；固溶与预时效之间的时间可以尽量长；预时效的效果要尽量长。,6111,类合金：含,Cu,较高，烤漆硬化后的强度高，但深冲性能不佳。该类合金主要在北美地区生产及使用。,6016,类合金：含,Cu,量很低，深冲性能好，但烤漆硬化后的强度比,6111,类合金低。该类合金在欧洲、日本得到广泛的应用。,6022,类合金，基本不含,Cu,，对铁元素的含量控制较严格，深冲性能好，但烤漆硬化能力较低、成本相对较高。,59,Si,：,增加,Si,含量，合金的硬化速度加快并且峰值变大；提高合金的铸造和焊接流动性及耐磨性。,Mg,：,增加,Mg,含量，由预时效（,T4P,）产生的软化效应会随之增大，有利于合金成形；,Mg,还能提高合金的抗蚀性和可焊性。,Si,和,Mg,形成强化相,Mg,2,Si,，其平衡重量比为,Mg,:,Si=1.73,。每增加,0.1%Mg,2,Si,强度峰值增加,5MPa,，延伸率少量增加。每增加,0.1%,初生硅，强度峰值增加,10-15MPa,，延伸率下降,0.25%,。,Mg,含量过高会降低,Mg,2,Si,在,固溶体中的溶解度，过剩,Si,不影响,Mg,2,Si,的溶解度。,Cu,：,加入,Cu,元素，促进,相形核，,相密度增加，改善烘烤性能，同时,CuAl,2,和,CuMgAl,2,也参与时效硬化作用，合金强度更高。,Cu,含量的增加会降低合金的抗蚀性。为了控制抗腐蚀性能,，,欧洲：,Cu,0.2%,，日本：,Cu,0.1%,；为高强度，北美：,0.7%Cu,的,AA6111,合金。,应用于汽车车身板的,6,系合金中,合金元素的作用,60,Mn,：,加速板条状的,-AlFeSi,相向,鱼骨状,的,-AlFeSi,相转化，同时促进,Mg,2,Si,粒子均匀分布，提高合金的强度、韧性和耐蚀性。,Fe,：,和合金其它元素形成金属间化合物，提高含量会增加含铁相数量，合金力学性能、弯曲能力下降，不利于加工。另外，铝合金的回收利用可能是废料中,Fe,超标导致其不可应用。汽车车身板材料中，含铁量要严格控制。,微量,Cr,、,Ti,：,提高再结晶温度，抑制再结晶，控制再结晶晶粒的大小，,并能,增加人工时效后的耐蚀性。,稀土,：能细化晶粒，减少合金中的气体和杂质，加速时效过程，提高塑性,和强度，并改善表面性能。,61,4.4,均匀化退火制度的确定,均匀化处理的目的：,消除共晶；,使类化合物向类化合物转变等,。,温度对不同合金元素扩散系数的影响,62,4.5,合金板材的 成形性能,加工工艺,T4,状态下：,织构类型,织构分布,晶粒形状,晶粒尺寸,组织均匀性,强化相的析出状态,6xxx,系铝合金的成形性能,63,热轧：,再结晶织构；,终轧温度（打卷温度）,化合物的破碎（类化合物、类化合物等）。,冷轧：,退火温度,变形织构；,板型控制,剪切带,光学组织：强烈的织构带,W-,垂直于轧制方向经,20%,拉伸变形后，两种不同锐度织构的波度；,f(g),max,表明织构对起皱的影响,64,在生产中，,冷轧的最后道次采用,压光机,小压下量,轧制（小压下力）,，以调整板材的变形,毛化纹路,。,65,MF,（,Mill Finish):,光面（冷轧态）,，一般在北美地区使用。,EDT,（,Electron Discharge Texture,）,：,电火花,钝化,纹理。,使用,专用的纹理工作辊产生,EDT,表面纹理，作为冷轧最后道次，压下率,4%,，板材达到规定,的,规格,要求,。,EDT,处理的好处：,（,1,）板材具有各向同性，对成形性能没有方向性的影响；,（,2,）,润滑,单元,（,lubrication pockets,）建立,的,静压力,，好处有,:(a),低,且,有规律的摩擦系数；,(b),比,MF,有,更好的成形性；,(c),提高冲压车间,工作,效率；,(d),减少工具表面附着物；,(e),更加稳定的压力参数,。,（,3,）提高涂漆后的表面质量以及零件的匹配性。,EBT,（,Electron Beam Texture,）,：,电子束,钝化处理,。,相比于,EDT,，纹理结构更加规则。,EBT,具有规则的独立区，这和经过,EBT,处理的,板材,表面形貌及表面粗糙度相同，独立的区域具有更大的容积可以存储润滑剂，降低擦伤敏感性，不影响摩擦行为。同时，使漆分布分布更加均匀,。,66,67,4.6,固溶处理,固溶处理的目的：,再结晶；,获得细小、均匀的等轴晶；,使化合物尽可能地溶入基体，获得过饱和度,；,产生大量的晶格缺陷，为时效提供场所等。,固溶处理的基本参数：加热温度、保温时间、随后的淬火速率等,。,68,6,系铝合金,ABS,固溶处理示意图,69,4.8,板材的预时效,R,p0.2,烘烤硬化性,T4,态下,Cluster,尺寸,铸锭轧制成薄板并进行固溶处理 冲压,烤漆,材料生产厂,汽车生产厂,两周以上,（运输、仓储）,6xxx,系铝合金时效析出序列：,(ssss),clusters,/GP,区,+Q,+Si,预处理,70,Al-Mg-Si(-Cu),合金的自然时效的本质,在自然时效状态下形成大量的,Si Vacancy,原子簇，不能成为,的形核核心；,Si Vacancy,原子簇的形成，消耗了大量的空位，延迟了时效过程；,提高强度，降低了成形性能；,烤漆后强度上升幅度很小，甚至降低。,71,T4,态板材组织,若预时效过程中形成的相与位错之间的关系是绕过型的，那么能促进位错的增殖，也会促进加工硬化；可调整溶质原子的状态，即不容易发生,clustering,，又能保证较高的,n,值。,预时效,T4/T4P,态的屈服强度、,n,值,72,提高,6,系铝合金汽车外钣金件烘烤性能的两种热处理示意图,73,4.9,板材的表面处理,表面处理的目的,（,1,）有利于吸附润滑剂，很好地冲压成形；,（,2,）增强板材与油漆的结合，形成牢固的漆层；（,3,）易于后续加工。,表面处理过程：,MF/EDT/EBT+,清洗（碱洗,+,酸洗）,+,转化处理,+,润滑,碱洗：限于槽洗；,酸洗：硫酸,+,磷酸,+,氢氟酸，浓度,5%,，酸洗温度：,5070,；,化学转化涂层,：,铬化膜：,性能好，,但,有毒；,锆,/,钛类转化膜,：,Alodine,类、,Garbond,类,、,Envirox,类,；,阳极氧化涂层,：薄的阻挡层，和化学法相当，导电，可以焊接；厚些的阻挡层,+,多空层,。,74,润滑：,板材要冲压成三维部件，因此，板材均经过预润滑。部件冲压是汽车生产的第一阶段，在安装、焊接、车身喷漆之前）。,润滑剂,：,采用,工业油，主要在北美使用，这和轧制面,Mill Finish,表面联合使用。,干润滑膜,：,蜡类型润滑剂，主要在欧洲使用，这和,粗,毛,化的各向同性表面纹理（如,EDT,）联合使用,干润滑膜优势,：增加深冲性能；对于难加工部件，使用较多的润滑剂；运输及存储过程中更稳定；装卸更容易；联接及喷漆工艺的相容性与润滑油的一致。,缺点：,需要根据不同模具设计采用不同的润滑剂；在模具内堆积，定期清理；焊接较困难；,75,日本、美国及欧洲乘人车用铝合金板及其表面处理,76,4.10,板材性能的表征,微观组织,织构,成形性能（,n,值、,r,值、,FLD,、杯凸、卷边性能等）,机械性能（均匀延伸率、总延伸率等）,烤漆硬化能力；,抗凹性能；,腐蚀性能等。,77,五、轻量化发展方向,5.1,制约铝合金在汽车上应用的因素：,1.,价格高。价格是钢的,36,倍。,2.,加工困难。尺寸精度不容易掌握,回弹难以控制,在形状设计时要尽可能采用回弹少的形状。,3.,成形性还需继续改善。铝合金板材的局部拉延性不好,容易产生裂纹。,4.,焊接困难：电阻小、热传导系数大、导电率大、熔点低。需要使用专门的焊接设备。,78,汽车工业中，零部件的轻量化与高强度对于汽车节能降耗、提高安全系数具有显著作用，铝合金因为具有良好的成型性能和较好的强度、耐腐蚀性且成本低等优点，被越来越多地应用到汽车底盘、发动机及车身中。因此，提高汽车的用铝量，实现轻量化，已经成为当今汽车制造业技术进步的一个重要环节。,79,5.2,汽车材料的竞争激烈,铝合金汽车材料也受到来自钢铁与其他新材料的竞争，如镁合金、钛合金、炭纤维材料、塑料件材料、高分子材料、复合材料等。,80,复合材料车身顶盖克,克莱斯勒的,CCV,复合材料车身,Porsche,的碳纤维发动机罩,BMW,公司碳纤维车身,中科院宁波材料所碳纤维汽车，榔头猛敲不变形,81,5.3,我国汽车用铝合金,目前,发达国家铝消费量的,18%,应用于汽车工业,平均每辆汽车用铝,140 kg,并正以每年,20%,30%,的速度递增。随着中国汽车工业与世界的接轨,中国已成为世界第,5,大汽车工业国,但我国目前汽车的铝化率还比较低。其中红旗车的用铝量最多,有,110 kg/,辆,(,含,40 kg,轮毂,),但还仅相当于日本,80,年代中期水平,而一般轿车单车用铝量仅为,40,50 kg,左右,平均铝化率不超过,4%,远远低于发达国家。,82,83,汽车车身板生产线技术含量高、工艺复杂，多年来国内铝加工企业一直在研发铝合金板在汽车上的应用，如西南铝、东北轻合金和晟通等企业以小批量供货给部分汽车、轿车厂但国产轿车铝材质量与国外的差距较大，因此，国产各类汽车用铝总体低于国外，尤其是轿车铝材用量差距较大，只有一些进口车型使用外国进口汽车铝合金板材。,目前，一汽奔腾系列、长安,CVII,、吉利,NL-1,、奇瑞,A5,、东风客车、东风商用车和宇通城市快巴,ZK6126HGE,等车型，已经使用铝合金覆盖件和铝合金蒙皮。,为解决上述问题，需要从铝合金板材的化学成分、生产工艺、热处理状态、冲压成形性和烘烤硬化性等着手，配合汽车制造厂对汽车零部件的加工性能和使用性能等进行研究。,84,Thank you!,85,