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      5系鋁合金板在汽車中的應用 發布日期:2020/12/10 14:59:34

      在工信部提出的宜大力發展的高性能汽車用鋁合金薄板中有兩種5XXX系合金:5754、5182-RSS。除了這兩個合金外,得到應用的還有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℃時的極限溶解度為17.4%,室溫只有1%。在理論上Al-Mg合金應該有強烈的時效硬化效應,但因β相的沿晶沉淀傾向和彌散度的限制,無法利用這種效應,多以退火O狀態或冷作硬化狀態H使用。




       




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        Al-Mg合金過飽和固溶體α'的沉淀過程:




        α'→GP區→β'→β(Al8Mg5)   Mg原子直徑(0.320nm)遠比Al(0.286nm)的大,淬火后GP區雖在幾秒鐘內即能形成,但尺寸?。?.0nm~1.5nm),周圍有密集的空位云,與母相幾乎不發生共格應變,故Mg含量≤(5%~7%)的合金無明顯的時效硬化效應。Mg≤8%的合金,室溫時效幾年后,GP區可以長大到10nm,雖有較大的強化效應,但出現強烈的沿晶斷裂特點,塑性急劇降低到只有約1.5%,無實用價值。




        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化作用。Ti和V是晶粒細化劑,也有提高強度和可焊性的作用。Be能防止熔鑄和焊接時的氧化傾向,特別是高鎂合金尤為需要。微量Sb或Bi主要為了防止高Mg合金的“鈉脆”現象。Cu、Zn、Fe、Si是雜質,應嚴加限制,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合金只有輕微的時效硬化效果和強烈的沿晶沉淀傾向,只能在退火(300℃~380℃)或冷作硬化狀態下工作,但它們鋁合金板的優秀抗腐蝕性能只有β相沿晶內晶界均勻分布的情況下才能顯示出來,并且分布形態還受Mg含量的強烈影響。一系列的研究結果表明,Mg含量≤3%的合金穩定性極高,無論是退火或冷作硬化狀態,在室溫或敏化處理溫度(67℃~177℃)長時間加熱,均不形成沿晶β相網膜,對應力腐蝕開裂(SCC)和剝落腐蝕也不敏感,但Mg含量>3.5%后,特別是經過冷作硬化,隨Mg含量的升高(≥5%Mg),對SCC的敏感性也強烈升高,甚至在室溫長時間存放(20a~30a),也能沿晶界形成連續的β相網膜。因為高Mg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,仍處于過飽和狀態,故組織很不穩定。




        解決高鎂合金組織性能穩定性的途徑有二:一是退火后進行大的冷變形(ε=30%~50%),增加位錯密度或β相形核點,并在200℃以上沉淀處理,促進固溶體徹底分解和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度和再結晶溫度的Mn和Cr,也能避免β相沿晶沉淀,得到與高鎂含量相當的強度,美國的5454合金(2.7%Mg、0.7%Mn、0.12%Cr)即可得到與Al-4Mg合金相同的強度,而無SCC和EFC敏感性,但此法無法使Al-Mg合金的強度有很大提高。


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