用aa7xxx系列鋁合金制成的成型汽車結(jié)構(gòu)部件的制造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用AA7XXX系列鋁合金裸板或復(fù)合板材料制造成型汽車結(jié)構(gòu)部件或白 車身部件（body-in-white part)的方法以及一種汽車結(jié)構(gòu)部件或白車身部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 如將在下文中了解到的那樣，除非另有說明，鋁合金牌號和狀態(tài)代號（temper designation)是指 2011 年由美國錯(cuò)業(yè)協(xié)會(huì)（Aluminum Association)出版的 Aluminum Standards and Data and the Registration Records 中的 Aluminum Association designations。
[0003] 關(guān)于合金組成或優(yōu)選的合金組成的任何說明，除非另有說明，所有提及百分比之 處都是指重量百分比。
[0004] 在機(jī)動(dòng)車的生產(chǎn)中，尤其是如 5051、5182、5454、5754、6009、6016、6022 和 6111 等 AA5xxx和AA6xxx系列合金的錯(cuò)合金是常見的且被證明可靠的用來生產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)部件和白 車身（"BIW"）部件的合金。
[0005] 白車身包括汽車的結(jié)構(gòu)部件，但是不包括封閉件（closures)和移動(dòng)部件（例如車 門板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、后備箱蓋板）。例如B-柱、后縱梁部（tunnel section)和發(fā)動(dòng)機(jī)隔板 (engine bulkhead)等其它汽車結(jié)構(gòu)部件均可以由本發(fā)明的方法制造。在過去的7至12年 中，（非常）高強(qiáng)度鋼種得到了發(fā)展，出現(xiàn)并形成了使汽車制造能夠使用這些鋼種來生產(chǎn)汽 車結(jié)構(gòu)部件和白車身（"BIW"）部件的生產(chǎn)、成型和接合技術(shù)。這些鋼種的使用使得汽車制 造能夠在增加（相當(dāng)）少的重量的情況下實(shí)現(xiàn)碰撞時(shí)的乘客高安全性，正如出于此目的使 用傳統(tǒng)鋼種和AA5xxx和AA6xxx系列錯(cuò)合金的情況。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)節(jié)省更多的重量，存在著使用高強(qiáng)度鋁合金（尤其是用于成型結(jié)構(gòu)和 BIW部件）的需求，這些部件是可成型的并且在經(jīng)過烤漆周期之后具有特別增加的強(qiáng)度。 此外，生產(chǎn)這樣的部件通常所需的材料特性包括：用于成型操作（典型地通過模壓、深拉 或軋制成型）的高成型性；烤漆后的高機(jī)械強(qiáng)度，以此使測量定規(guī)降低并因此使部件的重 量最小化；在用于機(jī)動(dòng)車制造的各種組裝方法（諸如點(diǎn)焊、激光焊接、激光釬焊、鉚釘連接 (clinching)或鉚接（riveting))中的良好性能；以及可接受的大規(guī)模生產(chǎn)成本。
[0007] AA7XXX系列鋁合金在經(jīng)過烤漆周期之后能夠達(dá)到所需強(qiáng)度。但是，這些合金的成 型性非常差，特別由于AA7 XXX系列鋁合金在經(jīng)過固溶熱處理以及隨后的淬火（這里統(tǒng)稱為 "SHT"）之后進(jìn)行自然時(shí)效，導(dǎo)致在固溶熱處理和淬火之后一周內(nèi)強(qiáng)度顯著增加約80%。如 果AA7 XXX系列板材產(chǎn)品能夠在SHT的幾小時(shí)內(nèi)成型，那么成型性是可以接受的，但是由于 需要將經(jīng)過固溶熱處理和淬火的板材產(chǎn)品先從軋鋼廠運(yùn)輸至汽車制造廠，然后再由汽車制 造廠將其成型為最終形狀，因此上述"如果"是不實(shí)際的。
[0008] 為了解決這個(gè)問題，之前在專利文獻(xiàn)DE102010 045 025A1和W02010/142576中 已經(jīng)提出了在即將成型之前（即，在汽車制造廠）有效地重復(fù)進(jìn)行固溶熱處理和淬火。由 于板材有效地恢復(fù)至W-回火度（W-temper)(如下文所解釋），因此該方法被稱為"W-回火 度處理"。根據(jù)專利文獻(xiàn)WO 2010/142576，w-回火度處理包括在400°C與490°C之間的溫度 下對板材產(chǎn)品進(jìn)行均熱處理3秒至15分鐘，然后快速冷卻或淬火，也即是水淬火（或經(jīng)由 冷卻板間的接觸進(jìn)行淬火）。
[0009] W-回火度處理的缺點(diǎn)在于高溫處理需要高能耗并且需要進(jìn)行水淬火。此外，如果 使用了直接接觸加熱，那么溫度越高，鋁合金板材粘接至工具的風(fēng)險(xiǎn)就越高。另外，必須注 意的是，在W-回火度處理之后不能過早地開始人工時(shí)效（例如，通過烤漆進(jìn)行人工時(shí)效）， 因?yàn)檫@可能導(dǎo)致機(jī)械性質(zhì)的弱化，因而造成了汽車生產(chǎn)過程中不期望的延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種由AA7xxx系列鋁合金裸板或復(fù)合板材制成的汽車結(jié) 構(gòu)部件或白車身部件的制造方法，所述制造方法沒有上述缺點(diǎn)，即，所述制造方法能夠借助 于成本效率高且易于實(shí)施的處理提供經(jīng)過自然時(shí)效且還具有足夠成型性的AA7 XXX系列鋁 合金板材。
[0011] 提供機(jī)動(dòng)車的成型鋁合金汽車結(jié)構(gòu)部件或白車身（BIW)部件的制造方法的本發(fā) 明達(dá)到或超越了這些和其它目的以及進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，該方法至少包括如下步驟：
[0012] a.提供規(guī)格尺寸為約0. 5_至4_的軋制鋁合金板材產(chǎn)品，其中，所述板材產(chǎn)品包 括由AA7XXX系列鋁合金制成的至少一個(gè)層，所述板材產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過了固溶熱處理和淬火， 并隨后經(jīng)過了為期至少1天的自然時(shí)效；
[0013] b.使經(jīng)過自然時(shí)效的所述板材產(chǎn)品經(jīng)受回復(fù)退火（reversion annealing)處理， 艮P，在0. 1至60秒的期間內(nèi)的在100°C至350°C之間的溫度下的熱處理；
[0014] c.使被加熱的所述板材產(chǎn)品選擇性地經(jīng)受強(qiáng)制冷卻操作；
[0015] d.在所述回復(fù)退火處理之后的2小時(shí)內(nèi)，優(yōu)選30分鐘內(nèi)，對上述鋁合金板材進(jìn)行 成型以獲得三維成型汽車結(jié)構(gòu)部件或白車身（BIW)部件。
[0016] 優(yōu)選地通過鑄造、均質(zhì)化、剝落氧化皮（scalping)、預(yù)熱、熱加工、冷加工、固溶熱 處理和淬火，并隨后經(jīng)過一段自然時(shí)效來生產(chǎn)所提供的AA7 XXX板材產(chǎn)品。自然時(shí)效周期通 常為至少2天，典型地大于1或2周，經(jīng)常為約1至4個(gè)月。
[0017] 已經(jīng)進(jìn)行了固溶熱處理和淬火之后的諸如7xxx系列合金等可熱處理的合金可以 被歸類為W回火度，或者可以根據(jù)熱處理（熱處理指通過人工時(shí)效或延長的自然時(shí)效期形 成穩(wěn)定的回火度）被歸類為Tx回火度。
[0018] 特別地，所提供的軋制鋁合金板材產(chǎn)品可以處于以下任一回火度：W回火度、T1、 T2、T3、T4、T5或TlO回火度，其中，W-(l-90天）和T4回火度是優(yōu)選的。
[0019] W回火度被歸類為進(jìn)行了固溶熱處理和淬火。這是僅適用于諸如AA7xxx系列合金 等在固溶熱處理之后在室溫下自然地時(shí)效的合金的不穩(wěn)定回火度。這類代號是僅在表示自 然時(shí)效周期時(shí)專用的，例如，Wl/2hr。
[0020] T回火度被歸類為熱穩(wěn)定回火度：
[0021] Tl指從高溫成型處理冷卻并自然時(shí)效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。適用于在從高溫成型處理 冷卻后不進(jìn)行冷加工的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中可以不對冷加工的平坦化或矯 直效果進(jìn)行識別的產(chǎn)品。
[0022] T2指從高溫成型處理冷卻，經(jīng)過冷加工，并自然時(shí)效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。適用于在從 高溫成型處理冷卻后進(jìn)行冷加工以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中要識別 冷加工的平坦化或矯直效果的產(chǎn)品。
[0023] T3指經(jīng)過固溶熱處理、冷加工，并自然時(shí)效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。適用于在固溶熱處理 后進(jìn)行冷加工以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中要識別冷加工的平坦化或 矯直效果的產(chǎn)品。
[0024] T4指經(jīng)過固溶熱處理并自然時(shí)效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。適用于在固溶熱處理后不進(jìn)行 冷加工的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中可以不識別冷加工的平坦化或矯直效果的產(chǎn) 品。
[0025] T5指從高溫成型處理冷卻，并隨后經(jīng)過人工時(shí)效。適用于在從高溫成型處理冷卻 后不進(jìn)行冷加工的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中可以不識別冷加工的平坦化或矯直 效果的產(chǎn)品。
[0026] TlO指從高溫成型處理冷卻，經(jīng)過冷加工并隨后經(jīng)過人工時(shí)效。適用于進(jìn)行冷加工 以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，或者適用于在機(jī)械性能限制中要識別冷加工的平坦化或矯直效果的產(chǎn) 品。
[0027] 當(dāng)對7xxx系列合金系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理和淬火處理時(shí)，出現(xiàn)了由超飽和 固溶體構(gòu)成的并且空位淬火的微結(jié)構(gòu)，這些微結(jié)構(gòu)特性聯(lián)合起來形成了強(qiáng)化粒子，因?yàn)榱?子生長至最佳尺寸/數(shù)量密度，所述強(qiáng)化粒子隨著時(shí)間顯示出近似"平方根函數(shù)"的強(qiáng)度增 長（相對于自然時(shí)效）。因此，淬火和成型之間數(shù)天的必要等待時(shí)間導(dǎo)致?lián)p失了成型性的大 量損失。
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