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温变形对汽车车身用6061铝合金自然时效及力学性能的影响

李翔;唐建国;张新明;凌利月;刘文辉;廖志宇;杨涛;邓运来

【摘要】以汽车车身用6061-T4铝合金为研究对象,利用显微硬度测试、拉伸试验

和透射电子显微镜(TEM),研究温变形对汽车车身用6061铝合金自然时效及烤漆硬

化的影响.结果表明:温变形后的6061铝合金不会发生明显的自然时效效应,放置

8d的自然时效过程中硬度值保持稳定;对温变形样品分别立即和停放8d后,实施模

拟烤漆(180℃人工时效30mm)温变形后立即进行烤漆,其硬化能力与放置8d后再

进行烤漆样品的无明显差异.合金烤漆后的硬度与温变形温度有关,在160～230℃

范围内,随着温变形温度上升,硬度上升;而经250℃拉伸后,烤漆硬度出现下降,230℃

为最适宜温度,此条件下成形后的6061铝合金经烤漆过程后,硬度最高值可达到

114HV.

【期刊名称】《中国有色金属学报》

【年(卷),期】2016(026)001

【总页数】6页(P1-6)

【关键词】6061铝合金;温变形;烤漆硬化;β析出相;自然时效

【作者】李翔;唐建国;张新明;凌利月;刘文辉;廖志宇;杨涛;邓运来

【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工

程学院,长沙410083;中南大学有色金属先进结构材料与制造协同创新中心,长沙

410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属先进结构

材料与制造协同创新中心,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙

410083;湖南科技大学机电工程学院,湘潭411201;广西南南铝箔有限公司,南宁

530031;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学

院,长沙410083;中南大学有色金属先进结构材料与制造协同创新中心,长沙

410083

【正文语种】中文

【中图分类】TG146.21

随着汽车工业的快速发展，全球汽车生产量和保有量飞速增长，能源消耗、环境污

染两大问题日益凸显，节能减排、低碳环保已成为发展汽车工业的核心问题。在能

源紧缺、污染严重的严峻形势下，6000系铝合金作为一种轻质材料在现代汽车工

业中得到了广泛的应用［1］。

根据美国铝业协会数据，汽车每使用1kg铝，可降低自身质量2.25kg，同时在

汽车整个使用寿命期内，还可减少废气排放20kg，铝合金代替钢铁材料制造汽车

有显著的减重效果，其可使整车质量减轻30%～40%。预计到2025年，汽车铝

用量将从2012年的9%上升至16%（质量分数）。但由于6000系铝合金的自然

时效效应会造成从材料供应商到车身制造商转运过程中的“停放效应”，形成大量

细小原子团簇，使得板材冲压前的屈服强度过高，导致冲压开裂；在影响成形性能

的同时，由于自然时效效应会消耗淬火空位，会弱化随后的烤漆时效硬化能力

［2］。所以，由于“停放效应”带来的成形性能与力学性能变差是该系铝合金在

汽车工业上的应用之路上必须解决的瓶颈问题。

国内外研究者试图通过预时效、预应变或改变淬火方式，形成合适尺寸的原子团簇

和GP区以促进后续烤漆过程中主要强化相β″相的形成，从而减少“停放效应”

所带来的不利问题［2-9］，但是预时效与预应变方法并未大幅提高成形性能。因

此，研发出一种既可避免冲压开裂，又可调控对于烤漆硬化有着重要影响的烤漆之

前的显微组织的方法成为该类合金的一个研究方向。

温变形被看作是一种有希望提升成形性能的方式，此种方式可避免冲压开裂的情况

［10-15］。LAMBOO等［15］通过对AA6016进行温拉深实验，发现在175℃

时，拉深高度提高了30%。LI等［11］研究发现，AA6111-T4在温变形条件下

总伸长率提升了25%。然而，这些研究并未指出温变形对烘烤硬化的能力影响，

也就是对合金服役力学性能的影响，所以有必要对温变形对合金服役力学性能以及

显微组织的影响进一步探索。

本文作者通过将热处理与成形相结合的温变形方式，利用变形温度调控成形板中显

微组织形成β″相有效形核核心，促进行后续烤漆过程中β″相的均匀析出，提高烘

烤硬化的能力，从而解决“停放效应”所带来的易冲压开裂、弱化烤漆硬化的问题，

着重探究温变形条件下不同成形温度对析出相和烤漆硬化能