预时效对6xxx系铝合金汽车车身板材烤漆硬化性能影响的机理

摘要

6XXX系铝合金板材由于具有良好的冲压成形性及耐腐蚀性，还可以利用烤漆工艺实现烘烤硬化，因而是理想的轻质汽车车身板材料。为了使6XXX系铝板在短时(一般不超过30min)低温（一般不超过175℃）的白车身涂装烤漆过程中表现出良好的烘烤硬化性能，同时还不会损害其冲压成形性，必须对其采取合理的预时效工艺。虽然各国研究人员先后开发出许多适用于6XXX系铝合金车身板的预时效工艺，然而有关预时效工艺能同时改善6XXX系铝合金车身板冲压成形性和烤漆硬化性的机理尚不明确。
　　本文针对目前在欧洲广泛应用的是强度较低的AA6016铝合金车身板及在北美广泛应用的强度较高的AA6111铝合金车身板(以后的表述中省略AA)，将其先进行540℃×10min的固溶处理后立即进行70℃～400℃×1s～24h的预时效处理，随后于室温停放两周，研究了其烤漆前后的电导率、硬度及析出相的变化规律。得到的主要研究结论如下:
　　1.6016和6111合金烤漆前后的电导率均随预时效时间延长先缓慢增加后迅速增大，预时效温度越高，合金电导率开始迅速增大的预时效时间越短。6111合金烤漆前后的电导率均大于其T4态的电导率，而6016合金经70℃-150℃预处理不超过12min，其电导率均低于其T4态的电导率，但再经烤漆后的电导率均高于其T4态的电导率。
　　2.6111合金在70-90℃预时效时，其烤漆前的硬度随预时效时间延长缓慢增大，当预时效时间较短时，烤漆前后的硬度低于其T4态的硬度。当预时效温度在110-180℃时，烤漆前后的硬度随预时效时间延长先缓慢后较快增大。当预时效温度在190-250℃时，烤漆前后的硬度随预时效时间延长先缓慢后迅速增大至峰值，然后再下降;预时效温度越高，烤漆前后硬度出现峰值的时间越短。当预时效温度在270-400℃时，烤漆前后的硬度均随预时效时间延长呈现出单调递减的趋势。低温（小于130℃）短时、高温(大于170℃)长时以及预时效温度超过250℃，合金均出现烤漆软化现象。
　　3.6016合金在70-170℃预时效时，烤漆前后的硬度均随预时效时间延长呈现出先缓慢后迅速增大的趋势;当预时效时间较短时，烤漆前后的硬度低于其T4态的硬度;在180-250℃预时效时，烤漆前后的硬度随预时效时间延长先缓慢后迅速增大至峰值，然后再下降;预时效温度升高，烤漆前后硬度出现峰值的时间缩短，对应的硬度最大值逐渐降低。经190℃×6min预时效后的烘烤硬化量达到17HV，预时效后合金基体中出现少量直径约为2nm的点状析出相;经170℃×30min模拟烤漆后，基体出现大量直径约5nm长约20nm且弥散分布的针状析出相;经230℃×8s预时效后，烘烤硬化量达到12.8HV，预时效后基体中出现许多细密的直径约1-2nm的点状析出相，模拟烤漆后析出相直径增大至2-5nm，且密度略有增加;经250℃×1min预时效后，烘烤硬化量减小至6.1HV，预时效后合金基体中出现大量直径约2nm、长约8nm～20nm、尺寸及分布极其不均匀的针状析出相，再经模拟烤漆后针状析出相尺寸略有增大，尺寸及分布均趋于均匀;在270-400℃预时效时，合金烤漆前后的硬度均随预时效时间延长呈现出单调递减的趋势;低温（小于150℃）短时、高温（大于190℃）长时以及超过270℃预时效，该合金均出现烤漆软化现象。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 车身用铝合金板材的研究现状

1．3 预时效及预应变对板材性能的影响

1．3．1 预时效

1．3．2 预应变

1．3．3 预应变后预时效

1．3．4 6xxx铝合金车身板存在的问题

1．4 Al-Mg-Si基合金汽车板预时效工艺的研究现状

1．5 本实验研究目的和主要内容

第2章 实验材料及方法

2．1 实验板材的成分

2．2 合金板材的热处理

2．3 实验分析方法

2．3．1 电导率测试

2．3．2 硬度测试

2．3．3 HRTEM样品制备

第3章 预时效对6016合金及6111合金电导率及硬度的影响

3．1 预时效对6016合金电导率的影响

3．1．1 预时效对烤漆前6016合金电导率的影响

3．1．2 预时效对烤漆后6016合金电导率的影响

3．1．3 预时效对6016合金烘烤电导量的影响

3．2 预时效对6016合金硬度的影响

3．2．1 预时效对烤漆前6016合金硬度的影响

3．2．2 预时效对烤漆后6016合金硬度的影响

3．2．3 预时效对6016合金烘烤硬化量的影响

3．3 预时效对6111合金电导率的影响

3．3．1 预时效对烤漆前6111合金电导率的影响

3．3．2 预时效对烤漆后6111合金电导率的影响

3．3．3 预时效对6111合金烘烤电导量的影响

3．4 预时效对6111合金硬度的影响

3．4．1 预时效对烤漆前6111合金硬度的影响

3．4．2 预时效对烤漆后6111合金硬度的影响

3．4．3 预时效对6111合金烘烤硬化量的影响

3．5 小结

第4章 预时效对6016合金板材析出相的影响

4．1．预时效处理温度对T4态6016合金板材组织的影响

4．1．1 预时效温度对T4态6016合金板材烤漆前组织的影响

4．1．2 预时效处理温度对T4态6016合金板材烤漆后组织的影响

4．2．预时效时间对T4态6016合金板材组织的影响

4．2．1 预时效时间对T4态6016合金板材烤漆前组织的影响

4．2．2 预时效时间对T4态6016合金板材烤漆后组织的影响

4．3 小结

第5章 结论

参考文献

致谢