6000系铝合金板热冲压过程中微观组织演化与强化机制

随着能源和环境问题日益严峻，对汽车轻量化的需求愈发强烈，高比强度铝合金板在车身中普及成为重要措施，但其较低的室温可成形性成为发展的瓶颈。固溶处理-成形-冷模具淬火，即热冲压这一新方法的应用有望解决这一问题，但因其在原生产流程中引入热变形和额外的热过程，材料原有经热处理获得的优异力学性能退化，如何快速强化热冲压件成为另一难题。为此，本项目研究了6000系铝合金板热冲压过程中析出相的结构特点及其演化规律，分析了热、变形、电、磁对微观组织演化和力学性能的影响，揭示了析出强化机制，建立了微观组织与力学性能的映射关系。结果表明，原始板材析出相细小利于其加热时溶解，加热速率快利于避免升温时析出相的转变而加速溶解，感应加热和自阻加热对固溶处理的作用表现为提高加热速率的热效应，热处理中静电场的施加提高了合金元素的固溶速度和程度而使析出相更细小弥散，这些因素有利于提高固溶效率和时效强化；高温短时预时效和低温储存有利于抑制自然时效；W态下冷变形形成大量位错，为强化相形核提供质点，从而增强时效强化；热变形由于位错增殖同时发生动态回复和再结晶，其对自然时效和人工时效的强化作用不明显，并表现出微弱的烘烤软化作用。最终，探明了影响热冲压件微观组织和力学性能的主要参数及其影响规律，为制定与热冲压成形相匹配的高效热处理工艺，实现6000系铝合金板热冲压控形同时的控性奠定了基础。

随着能源和环境问题日益严峻，对汽车轻量化的需求愈发强烈，高比强度铝合金板在车身中普及成为重要措施，但其较低的可成形性成为发展的瓶颈。固溶处理-成形-冷模具淬火，即热冲压这一新方法的应用有望解决这一问题，但因其在原生产流程中引入热变形和额外的热过程，材料原有经热处理获得的优异力学性能退化，如何快速强化热冲压件成为另一难题。为此，本项目将研究6000系铝合金板热冲压过程中析出相的结构特点及其动态演化规律，分析热、变形、电、磁对微观组织演化和力学性能的影响，揭示析出强化机制，建立多场耦合的微观组织演化与强化模型；探讨通过选择板材初始状态、提升加热速度、采用感应加热或施加静电场来提高热冲压前材料固溶处理效率和后续烘烤硬化性的可行性；阐明预时效参数和热冲压变形形式、大小对构件烘烤硬化性和力学性能均匀性的影响。最终，优化与热冲压成形相匹配的高效热处理工艺，实现6000系铝合金板热冲压控形同时的控性。

高强度、耐热、导电钛青铜的合金元素总量小于3.5%, 属于高铜合金, 在固溶强化合金中钛等元素对导电性能的影响比较大, 而时效析出的第二相颗粒对铜合金导电性的影响在3%IACS以下, 合金主要是通过沉淀强化来获得高强度和保持其导电性能。由衍射花样标定显示该相是纯Cr, Cr相的颗粒尺寸在500nm左右。在TEM下观测的铜基体上的弥散析出相, 析出相的尺寸在20 nm左右, 通过对衍射花样的标定, 证明该析出相为Ni3Ti, 基体为纯铜组织。对于析出相的尺寸越大合金的强度和硬度就会越低, 因此钛青铜的主要强化相为金属间化合物Ni3 Ti, 析出的Cr相由于尺寸较大, 对合金强度的贡献量相对有限。在合金中Zr以怎样的形式还有待于研究, 理论研究表明在该合金中还可能存在CuxZr的析出相, 在大量的实验研究中未能找出证明依据, 所以在文中成分特征条件下的钛青铜属于复合析出强化机制。由导电理论可知金属间化合物呈现大电阻特征, 但析出相的体积分数较小, 故材料仍保持良好的导电性能 。

与冷冲压相比，热冲压具有明显的技术优势，主要表现在以下几个方面：

1.可以得到超高强度的车身零件，从而能够减小零件厚度，减少车身加强板的数量，提高车身的碰撞性能，实现车身的有效减重；

2.成形性相对较好；

3.冲压所需的设备吨位较小，一般800t的高速液压机就能满足大部分车身零件热冲压所需；

4.尺寸精度好，热冲压件的强度在1500M Pa左右几乎没有回弹，这在钢板热冲压新技术发明应用之前是不能想象的。而冷冲压件的强度只有600M Pa左右，却存在明显回弹；

5.零件表面硬度、抗凹性和刚度好；

6.零件外形设计可以简化。

热冲压技术也存在自身的缺点，主要是：

1.生产节拍相对要慢一些；

2.由于热冲压模具价格较高，能耗相对较大，后续又要采用激光切割，所以热冲压零件的制造成本较高，这就需要在新车型或改进车型设计时优化考虑，通过减小零件厚度或减少加强板数量的方式，来控制白车身的综合制造成本；

3.采用非镀层钢板进行热冲压时，工作环境相对恶劣，容易产生喷丸变形；

4.热冲压产线的固定投资较大；

5.作为一个新兴的技术，热冲压领域公开发表的成果较少，存在技术封锁和垄断 。

书名：钢的微观组织图像精选

外文书名: the collection of microstructural morphology of steels

丛书名: 先进钢铁材料技术丛书

平装: 162页

正文语种: 简体中文

isbn: 9787502447700

条形码: 9787502447700

商品尺寸: 24 x 16.8 x 0.8 cm

商品重量: 422 g

品牌: 冶金工业出版社发行部