5系鋁合金板在汽車(chē)中的應(yīng)用 發(fā)布日期：2020/12/10 14:59:34

在工信部提出的宜大力發(fā)展的高性能汽車(chē)用鋁合金薄板中有兩種5XXX系合金：5754、5182-RSS。除了這兩個(gè)合金外，得到應(yīng)用的還有5022、5023、5454、5154、5083等合金。

　　Mg在鋁中的溶解度僅次于鋅而居第二位，在450℃時(shí)的極限溶解度為17.4%，室溫只有1%。在理論上Al-Mg合金應(yīng)該有強(qiáng)烈的時(shí)效硬化效應(yīng)，但因β相的沿晶沉淀傾向和彌散度的限制，無(wú)法利用這種效應(yīng)，多以退火O狀態(tài)或冷作硬化狀態(tài)H使用。

 

鋁板13.jpg

　　Al-Mg合金過(guò)飽和固溶體α'的沉淀過(guò)程：

　　α'→GP區(qū)→β'→β（Al8Mg5） 　　Mg原子直徑(0.320nm)遠(yuǎn)比Al（0.286nm）的大，淬火后GP區(qū)雖在幾秒鐘內(nèi)即能形成，但尺寸?。?.0nm~1.5nm），周?chē)忻芗目瘴辉?，與母相幾乎不發(fā)生共格應(yīng)變，故Mg含量≤（5%~7%）的合金無(wú)明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。Mg≤8%的合金，室溫時(shí)效幾年后，GP區(qū)可以長(zhǎng)大到10nm，雖有較大的強(qiáng)化效應(yīng)，但出現(xiàn)強(qiáng)烈的沿晶斷裂特點(diǎn)，塑性急劇降低到只有約1.5%，無(wú)實(shí)用價(jià)值。

　　向Al-Mg合金加Mn或Cr，主要是為了改善抗蝕性和可焊性，但固溶那部分還有一定的強(qiáng)化作用。Ti和V是晶粒細(xì)化劑，也有提高強(qiáng)度和可焊性的作用。Be能防止熔鑄和焊接時(shí)的氧化傾向，特別是高鎂合金尤為需要。微量Sb或Bi主要為了防止高M(jìn)g合金的“鈉脆”現(xiàn)象。Cu、Zn、Fe、Si是雜質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)加限制，但Si能改善可焊性，故5A03鋁合金板含0.50%Si~0.80%Si。

　　由于Al-Mg合金只有輕微的時(shí)效硬化效果和強(qiáng)烈的沿晶沉淀傾向，只能在退火（300℃~380℃）或冷作硬化狀態(tài)下工作，但它們鋁合金板的優(yōu)秀抗腐蝕性能只有β相沿晶內(nèi)晶界均勻分布的情況下才能顯示出來(lái)，并且分布形態(tài)還受Mg含量的強(qiáng)烈影響。一系列的研究結(jié)果表明，Mg含量≤3%的合金穩(wěn)定性極高，無(wú)論是退火或冷作硬化狀態(tài)，在室溫或敏化處理溫度（67℃~177℃）長(zhǎng)時(shí)間加熱，均不形成沿晶β相網(wǎng)膜，對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）和剝落腐蝕也不敏感，但Mg含量>3.5%后，特別是經(jīng)過(guò)冷作硬化，隨Mg含量的升高（≥5%Mg），對(duì)SCC的敏感性也強(qiáng)烈升高，甚至在室溫長(zhǎng)時(shí)間存放（20a~30a），也能沿晶界形成連續(xù)的β相網(wǎng)膜。因?yàn)楦進(jìn)g含量（≥6%~7%）合金即使在315℃~330℃充分退火，α固溶體也不能完全分解，仍處于過(guò)飽和狀態(tài)，故組織很不穩(wěn)定。

　　解決高鎂合金組織性能穩(wěn)定性的途徑有二：一是退火后進(jìn)行大的冷變形（ε=30%~50%），增加位錯(cuò)密度或β相形核點(diǎn)，并在200℃以上沉淀處理，促進(jìn)固溶體徹底分解和β相均勻分解；另一辦法是降低鎂含量≤3%，并添加適量可以提高強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度的Mn和Cr，也能避免β相沿晶沉淀，得到與高鎂含量相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，美國(guó)的5454合金（2.7%Mg、0.7%Mn、0.12%Cr）即可得到與Al-4Mg合金相同的強(qiáng)度，而無(wú)SCC和EFC敏感性，但此法無(wú)法使Al-Mg合金的強(qiáng)度有很大提高。