張震，王鴻斌，王賀，張迪，張濟(jì)山

汽車車身板用變形鋁合金研究進(jìn)展

張震，王鴻斌，王賀，張迪，張濟(jì)山

（北京科技大學(xué) 新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

基于汽車輕量化的大背景，鋁合金因其優(yōu)異的綜合性能成為汽車用板材的優(yōu)選材料。主要綜述了汽車車身板用變形鋁合金的研究進(jìn)展，以汽車車身板材常用的2×××、5×××、6×××和7×××系變形鋁合金的應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究者現(xiàn)階段的研究成果，對(duì)各系變形鋁合金應(yīng)用在汽車車身板中的優(yōu)劣勢(shì)展開了分析。在此基礎(chǔ)上，著重介紹了各系合金的主要強(qiáng)化方式、常用成分及使用狀態(tài)，并概述了汽車車身板用材料的主要使用性能。最后，總結(jié)了各系變形鋁合金在汽車車身板中的使用性能特點(diǎn)，并對(duì)變形鋁合金在汽車車身板中的應(yīng)用前景及主要研發(fā)方向做出了展望。

汽車車身板；變形鋁合金；強(qiáng)化方式；成形性

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)必須將發(fā)展的核心放在能源和環(huán)境上[1]。汽車輕量化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2]。采用輕量化材料是減輕汽車自重最簡(jiǎn)單有效的方法，因而，其已成為當(dāng)前汽車工業(yè)研究的熱點(diǎn)問題[3]。鋁合金以其較高的比強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、成形性以及焊接性等一系列優(yōu)良特性而成為汽車輕量化的優(yōu)選材料之一[4]。在汽車行業(yè)，汽車輕量化作為節(jié)能減排最主要的手段之一，相關(guān)研究表明車身質(zhì)量每減輕1%，行駛過程中可至少節(jié)省燃料消耗0.6%[5-6]。汽車中每使用1 kg鋁，在整個(gè)汽車的服役期限內(nèi)可減少尾氣排放20 kg。此外，隨著新能源汽車的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的革新，消費(fèi)者對(duì)國(guó)產(chǎn)品牌的信賴度也越來越高[7]。截止到2020年底，國(guó)內(nèi)的新能源汽車生產(chǎn)規(guī)模突破了百萬輛。新能源市場(chǎng)成為汽車發(fā)展的新方向，如此一來汽車輕量化的地位更為重要[8]。

基于汽車發(fā)展的大背景，鋁合金材料可作為汽車輕量化發(fā)展的優(yōu)選材料，也將是未來汽車發(fā)展的主要材料之一[9]。發(fā)展汽車用鋁合金材料，是基于鋁合金材料的密度低（約為鋼鐵材料的1/3）、比強(qiáng)度高、耐蝕性能優(yōu)異，易于加工成形，便于可回收利用的特點(diǎn)[10]。相關(guān)研究指出，使用鋁合金材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車用鋼材，能夠在保證汽車安全行駛的前提下，車體質(zhì)量實(shí)現(xiàn)最高60%的減少。因此，使用鋁合金來替代傳統(tǒng)鋼鐵材料，能夠很大程度地減輕汽車整體的質(zhì)量[11]。

專家預(yù)測(cè)，到2025年我國(guó)汽車生產(chǎn)銷售車輛約為3200萬輛，2030年將會(huì)增長(zhǎng)到3800萬輛，2035年將達(dá)到4000萬輛的規(guī)模[12]。目前我國(guó)每輛車的平均用鋁為130 kg，預(yù)計(jì)到2025年將超過250 kg，到2030年將超過350 kg[13]。到2025年，車用鋁合金在全球的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到9300億元，而我國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3200億元，約占全球規(guī)模的34.4%，說明未來鋁合金在汽車中應(yīng)用的市場(chǎng)規(guī)模是非常龐大的[8]。

文中主要介紹用于汽車車身板材的變形鋁合金。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，最常見的用于汽車車身的鋁合金板材有2×××（Al-Cu-Mg）系、5×××（Al-Mg）系、6×××（Al-Mg-Si）系合金及7×××（Al-Zn-Mg-Cu）系鋁合金[14]?，F(xiàn)常用的變形鋁合金，因其強(qiáng)度限制，較少用于汽車結(jié)構(gòu)件，其中可以通過熱處理強(qiáng)化的合金是2×××、6×××和7×××系合金，而5×××系合金屬于不可熱處理強(qiáng)化型合金。文中將結(jié)合相關(guān)研究報(bào)道，分析每一系列合金在汽車車身板材中應(yīng)用的優(yōu)劣勢(shì)，結(jié)合未來汽車發(fā)展的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來汽車用鋁合金的研發(fā)方向。

1 2×××系鋁合金在汽車車身板上的應(yīng)用

2×××系鋁合金以Cu和Mg為主合金元素，是通過熱處理可以強(qiáng)化的合金[15]。文中列舉了汽車外板用2×××系鋁合金的主要合金牌號(hào)及相關(guān)的元素成分范圍，詳見表1[16]。

Al-Cu-Mg合金中主要強(qiáng)化相是Al2Cu（θ）相和Al2MgCu（S）相[17]。當(dāng)Cu/Mg>8時(shí)，Al-Cu-Mg合金以θ相強(qiáng)化。Al-Cu-Mg三元體系中的Cu/Mg=4～8時(shí)，θ相和S相同時(shí)成為主要的強(qiáng)化相，合金雙相強(qiáng)化時(shí)，強(qiáng)化效果最好。在低Cu/Mg比的Al-Cu-Mg系列合金中，比值為1.5～4時(shí)，S相成為最有效的強(qiáng)化相[18]。

表1 2×××系鋁合金汽車板常用牌號(hào)及成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）[16]

2×××系鋁合金具有良好的成形性，可以作為駕駛室及車蓋等汽車外板部件的主要材料[19]。常用牌號(hào)的成形性能如表2[11]所示，可以看到2×××系合金的伸長(zhǎng)率和均勻伸長(zhǎng)率均表現(xiàn)良好，同時(shí)還擁有較好的（拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)）、（塑性應(yīng)變比）和杯突值（杯突實(shí)驗(yàn)測(cè)出試件剛好破裂時(shí)的凸模壓入深度），值越高，材料變形越均勻，拉脹性能也越好；值越大，抵抗板材厚度變形的能力越強(qiáng)，拉延性能越好；杯突值越大，凸模壓入深度越大，拉延成形性越好。表2的數(shù)據(jù)說明合金的成形性能良好。王孟君[20]等分析了預(yù)時(shí)效工藝對(duì)2036合金板材性能的影響，發(fā)現(xiàn)通過合適的預(yù)時(shí)效工藝后，合金的伸長(zhǎng)率和值可以得到很大的提高，合金的成形性能可以得到保證。

表2 2×××系鋁合金常用牌號(hào)成形性能[11]

雖然2×××鋁合金在成形性方面的表現(xiàn)良好，但是其烤漆硬化能力及應(yīng)力腐蝕性能在汽車外板的應(yīng)用中和其他系列板材相比競(jìng)爭(zhēng)力不足[21]。Siyu Li等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Al-3.5Cu-(0.71-1.81)Mg鋁合金在190 ℃下需要12 h才能達(dá)到峰值，在200 ℃下也需要6 h才能到達(dá)峰值，這在汽車板的應(yīng)用中，難以滿足快速烤漆硬化的要求，限制了合金在汽車外板上的應(yīng)用。孫志華等[22]研究了2×××系鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕性能，斷口形貌如圖1所示?？梢钥吹剑辖鸬臄嗫谑茄鼐嗔训奶卣餍蚊?，表明合金的耐應(yīng)力腐蝕性能不佳，需要通過更多的工藝方法調(diào)控合金的耐應(yīng)力腐蝕能力。

2 6×××系鋁合金在汽車車身板上的應(yīng)用

6×××系鋁合金的主合金元素是Mg和Si元素，形成的主要強(qiáng)化相是Mg2Si相，是通過熱處理可以強(qiáng)化的合金[23]。表3列舉了常用的6×××系鋁合金牌號(hào)及相關(guān)元素成分范圍[24-25]。

6×××系鋁合金成形性能良好，常用牌號(hào)及熱處理狀態(tài)的力學(xué)性能如表4所示[26]。可以看到合金的伸長(zhǎng)率、值和值均處于較高水平，說明了合金的成形性能良好。A. Perovic等[23]研究了6111和6016的烤漆響應(yīng)能力，發(fā)現(xiàn)Cu含量較高的6111合金具有更高的烤漆硬化性能，并且呈現(xiàn)出雙相強(qiáng)化的特征，強(qiáng)化相為Mg2Si相和Al-Cu-Mg-Si相。

遲蕊等[27]研究了在實(shí)際生產(chǎn)中6016包邊開裂的現(xiàn)象，如圖2所示。研究發(fā)現(xiàn)，富鐵相的存在，會(huì)影響板材的包邊性能，在成分調(diào)控或熱處理后，減少富鐵相有利于改進(jìn)合金的包邊性能。有研究者提出是否可以設(shè)計(jì)開發(fā)出一款合金板材，能夠滿足汽車各個(gè)部位的使用要求。盡管6×××系板材在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，會(huì)出現(xiàn)包邊開裂的現(xiàn)象，但是考慮到回收成本的問題，該合金系列的板材擁有優(yōu)異的綜合性能，最有可能成為這樣的全能合金板材。

圖1 應(yīng)力腐蝕斷口形貌[22]

表3 6×××系鋁合金汽車板常用牌號(hào)及成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）[24-25]

表4 6×××系鋁合金常用牌號(hào)成形性能[26]

3 7×××系鋁合金在汽車車身板上的應(yīng)用

7×××系鋁合金主要以Zn，Mg，Cu為主合金元素，主要強(qiáng)化相是η（MgZn2）相，也是可以通過熱處理實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的合金[28]。η相具有細(xì)小彌散的分布特點(diǎn)，合金中含有較高的析出相分?jǐn)?shù)，使7×××系合金的強(qiáng)度明顯高于其他系列。

7×××系鋁合金的發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)階段：第1個(gè)階段是研發(fā)高強(qiáng)度低韌性的合金；第2個(gè)階段改變了時(shí)效工藝，提高了合金的耐腐蝕能力，形成了高強(qiáng)度耐腐蝕合金；第3個(gè)階段，通過合金成分調(diào)整，實(shí)現(xiàn)合金韌性的提高，形成高強(qiáng)度高韌性耐腐蝕的合金；第4個(gè)階段，協(xié)同提高了合金的綜合性能，形成了超高強(qiáng)度高韌性耐腐蝕的合金[29]。熱處理工藝和合金化探索在合金的發(fā)展中起著重要的作用。不同成分配比和不同的熱處理工藝，將對(duì)合金帶來不同的性能。7×××鋁合金常用的汽車板成分如表5[30]所示。

圖2 6016包邊開裂[27]

表5 7×××系鋁合金汽車板常用牌號(hào)及成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）[30]

表6 7×××系鋁合金常用牌號(hào)力學(xué)性能[29-31]

7×××系鋁合金常用牌號(hào)的力學(xué)性能如表6[29-31]所示，可以看出7×××系鋁合金的強(qiáng)度可滿足汽車結(jié)構(gòu)件的承力需求，但在峰時(shí)效狀態(tài)，合金的伸長(zhǎng)率較低，說明合金的成形性能較差，作為汽車板使用時(shí)，需要改進(jìn)熱處理工藝，尋求合適的成形方法。

L. Oger等[32]在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，在10–6s–1應(yīng)變速率下，對(duì)7046合金的拉伸斷口形貌分析如圖3所示?？梢钥吹?，拉伸后的樣品在接近試樣表面表現(xiàn)出脆性斷裂，根據(jù)掃描形貌分析，為沿晶斷裂。到心部區(qū)域才有少量的穿晶斷裂形貌。由此分析可以得出，合金的耐應(yīng)力腐蝕性能需要提高。

4 5×××系鋁合金在汽車車身板上的應(yīng)用

5×××系鋁合金是以Mg元素為主要元素的合金系列。通過熱處理，合金得不到強(qiáng)化，但是可以改變析出相的分布情況，進(jìn)而改善合金的耐腐蝕性能。該合金的主要強(qiáng)化方式是固溶強(qiáng)化和加工硬化[33]。該合金中主要存在的是β（Al3Mg2）相，β相是Mg原子從過飽和固溶體中析出形成的，但是存在形核點(diǎn)較少、相形核尺寸大、與基體界面是非共格界面的缺點(diǎn)，這也是該合金不能熱處理強(qiáng)化的原因[34]。5×××系鋁合金汽車板材料常用牌號(hào)及成分如表7所示[11]。

5×××系鋁合金相較于其他牌號(hào)具有密度低、比強(qiáng)度高、成形性能以及焊接性能良好等優(yōu)點(diǎn)[35]。在汽車板上應(yīng)用時(shí)，5×××系鋁合金的成形性能優(yōu)于其他系列鋁合金，從表8[36-37]可以看到，該系列合金有著較高的值和值，因?yàn)樵撓盗泻辖饘儆诓豢蔁崽幚韽?qiáng)化的合金，使用時(shí)多依靠合金的固溶強(qiáng)化和加工硬化，使用的狀態(tài)多為O（退火）態(tài)和H（加工硬化）態(tài)。J. Hirsch[38]研究了歐洲范圍內(nèi)，鋁合金在汽車上的應(yīng)用情況，對(duì)比了常用的5×××系和6×××系合金的綜合性能，結(jié)果如圖4所示，可以看到5×××系合金的成形性能優(yōu)異，但是抗凹痕性能和表面質(zhì)量較6×××系合金相差很大，是5×××系合金在汽車板應(yīng)用中急需改進(jìn)的方面。

圖3 應(yīng)變速率為10–6 s–1，7046-T4合金拉伸斷口不同位置掃描形貌[32]

表7 5×××系鋁合金汽車板常用牌號(hào)及成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）[11]

表8 5×××系鋁合金常用牌號(hào)成形性能[36-37]

5×××系鋁合金中常見的表面質(zhì)量問題如圖5[33]所示。退火態(tài)下使用的5×××系鋁合金，在Mg原子的固溶作用下，容易形成柯氏氣團(tuán)，屬于原子聚集的一種形式，能夠?qū)ξ诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生釘扎位錯(cuò)的作用。在拉伸過程中柯氏氣團(tuán)與位錯(cuò)交互作用，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)在被釘扎與脫釘運(yùn)動(dòng)中交替進(jìn)行，在拉伸曲線上形成上下屈服點(diǎn)，宏觀上形成Lüders效應(yīng)（Luders effect），如圖5中“A型”所示。此外，該系合金容易在拉伸過程中產(chǎn)生塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，該現(xiàn)象被稱為Portevin-Le Chctelier效應(yīng)（PLC effect），該效應(yīng)不可消除，只能通過不同工藝成分減弱其影響，如圖5中“B型”所示。

圖4 汽車用5×××系和6×××系合金性能對(duì)比[38]

Yingxin Geng[39-40]等通過在傳統(tǒng)5×××系合金中添加Zn元素，形成新的Al-Mg-Zn相，調(diào)整工藝后，改善了合金的Lüders效應(yīng)和PLC效應(yīng)。結(jié)果如圖6所示。

圖5 拉伸曲線及應(yīng)變痕[33]

圖6 不同應(yīng)變速率下合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線[40]

5 總結(jié)

2×××系和7×××系鋁合金具有較高的強(qiáng)度，但是2×××系合金烤漆響應(yīng)能力欠缺，烤漆硬化程度不足。此外，這2種系列合金成形性能及耐應(yīng)力腐蝕性能也需要改善，這些因素限制了合金在汽車板上的發(fā)展，需要開發(fā)不同的成形工藝來改善合金的成形性能，未來高強(qiáng)合金板材也將是汽車板發(fā)展的一個(gè)方向。

6×××系鋁合金現(xiàn)在具有較為優(yōu)異的綜合性能，但是在具體的成分配比上還存在一些缺陷，如何改善成分配比不佳導(dǎo)致的成形性能降低及烤漆性能不佳等問題也將是未來工作的重點(diǎn)。

5×××系鋁合金雖然具有優(yōu)異的成形性能，但是其表面質(zhì)量問題嚴(yán)重，只能用作汽車內(nèi)板，需要通過改變合金成分，調(diào)控不同工藝來進(jìn)一步提高合金的綜合性能。

[1] 路洪洲, 馬鳴圖, 游江海, 等. 鋁合金汽車覆蓋件的生產(chǎn)和相關(guān)技術(shù)研發(fā)進(jìn)展[J]. 世界有色金屬, 2008(5): 66-70.

LU Hong-zhou, MA Ming-tu, YOU Jiang-hai, et al. Application of Aluminum Alloy in Auto Panel and Research Development of Related Technology[J]. World Nonferrous Metals, 2008(5): 66-70.

[2] 周義, 曾志鵬, 金泉林. 工業(yè)鋁合金汽車覆蓋件的超塑成形研究[J]. 塑性工程學(xué)報(bào), 2004, 11(5): 64-66.

ZHOU Yi, ZENG Zhi-peng, JIN Quan-lin. Superplastic Forming of Commercial Aluminum Alloy Car Body Panels[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2004, 11(5): 64-66.

[3] 呂章娥, 王智勇, 張家雨. 基于全鋁車身的復(fù)合材料外覆蓋件創(chuàng)新應(yīng)用[J]. 時(shí)代汽車, 2021(18): 84-85.

LYU Zhang-e, WANG Zhi-yong, ZHANG Jia-yu. Innovative Application of Composite Outer Covering Based on All Aluminum Body[J]. Auto Time, 2021(18): 84-85.

[4] 鄭雪芹. 汽車新材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 汽車縱橫, 2021(11): 73-76.

ZHENG Xue-qin. Application and Development Trend of New Automotive Materials[J]. Auto Review, 2021 (11): 73-76.

[5] 聶德鍵, 羅銘強(qiáng), 陳文泗, 等. 交通運(yùn)輸用鋁合金材料研究進(jìn)展[J]. 有色金屬加工, 2016, 45(5): 15-18.

NIE De-jian, LUO Ming-qiang, CHEN Wen-si, et al. Review of Research of Aluminum Alloys for Transportation[J]. Nonferrous Metals Processing, 2016, 45(5): 15-18.

[6] 劉靜安, 盛春磊, 劉志國(guó), 等. 鋁材在汽車上的開發(fā)應(yīng)用及重點(diǎn)新材料產(chǎn)品研發(fā)方向[J]. 鋁加工, 2012(5): 4-16.

LIU Jing-an, SHENG Chun-lei, LIU Zhi-guo, et al. Development and Application of Aluminum Products in Automobile and Research Direction of Key New Materials[J]. Aluminium Fabrication, 2012(5): 4-16.

[7] 許明達(dá), 姜筱華, 聶小勇. 某A00級(jí)純電動(dòng)汽車全鋁車身的正面碰撞吸能分析研究[C]// 第十四屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)會(huì)議論文集, 銀川, 2018: 201-205.

XU Ming-da, JIANG Xiao-hua, NIE Xiao-yong. The Analysis and Research about Frontal Impact Energy Absorption for Certain A00-Class Pure Electric Vehicle with Aluminum Body[C]// The 14th China CAE Annual Conference, Yinchuan, 2018: 201-205.

[8] 李軍, 周佳, 王利剛, 等. 中國(guó)乘用車輕量化水平發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 汽車工程學(xué)報(bào), 2021, 11(5): 313-319.

LI Jun, ZHOU Jia, WANG Li-gang, et al. Research on Development Trends of Lightweight Level of Passenger Cars in China[J]. Chinese Journal of Automotive Engineering, 2021, 11(5): 313-319.

[9] 劉智彬. 新材料在汽車輕量化技術(shù)中的運(yùn)用探討[J]. 時(shí)代汽車, 2021(12): 15-16.

LIU Zhi-bin. Discussion on the Application of New Materials in Automobile Lightweight Technology[J]. Auto Time, 2021(12): 15-16.

[10] 李振江, 任潔. 淺談?shì)p質(zhì)材料在新能源汽車輕量化中的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 汽車文摘, 2021(8): 15-18.

LI Zhen-Jiang, REN Jie. Discussion on the Application and Development of Lightweight Material on New Energy Vehicle Lightweight[J]. Automotive Digest, 2021 (8): 15-18.

[11] 鄭欣, 王祝堂. 國(guó)外汽車車體輕量化研發(fā)進(jìn)展[J]. 輕合金加工技術(shù), 2017, 45(3): 1-5.

ZHENG Xin, WANG Zhu-tang. Research Progress of Light Weighting of Auto Body in Foreign Countries[J]. Light Alloy Fabrication Technology, 2017, 45(3): 1-5.

[12] 商訊. 《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》發(fā)布, 提出我國(guó)汽車發(fā)展面向2035年6大目標(biāo)[J]. 商用汽車, 2020(11): 5.

SHANG Xun. Energy Saving and New Energy Vehicle Technical Road Map 2.0 Released, Proposing Six Major Goals of China Automotive Industry in 2035[J]. Commercial Vehicle, 2020(11): 5.

[13] 丁暉. 淺談節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化, 2017, 7(6): 41-42.

DING Hui. Energy Saving and Technology Roadmap for New Energy Vehicle[J]. Modern Industrial Economy and Informationization, 2017, 7(6): 41-42.

[14] 馬鳴圖, 游江海, 路洪洲, 等. 鋁合金汽車板性能及其應(yīng)用[J]. 中國(guó)工程科學(xué), 2010, 12(9): 4-20.

MA Ming-tu, YOU Jiang-hai, LU Hong-zhou, et al. Research Progress of Aluminium Alloy Automotive Sheet and Application Technology[J]. Strategic Study of CAE, 2010, 12(9): 4-20.

[15] 付俊偉, 崔凱, 王江春. Al-Cu系耐熱鋁合金的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2021, 31(7): 1827-1841.

FU Jun-wei, CUI Kai, WANG Jiang-chun. Recent Development in Al-Cu Series Heat-Resistant Aluminum Alloys[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2021, 31(7): 1827-1841.

[16] 曹城. 新型Al-Mg-Cu-Zn鋁合金時(shí)效析出強(qiáng)化及成形性研究[D]. 北京: 北京科技大學(xué), 2017: 3-13.

CAO Cheng. Precipitation Hardening Response of Newly Developed Al-Mg-Cu-Zn Alloy and Its Formability and Intergranular Corrosion Properties[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2017: 3-13.

[17] 鄧運(yùn)來, 張新明. 鋁及鋁合金材料進(jìn)展[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2019, 29(9): 2115-2141.

DENG Yun-lai, ZHANG Xin-ming. Development of Aluminium and Aluminium Alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2019, 29(9): 2115-2141.

[18] LI S Y, ZHANG J, YANG J L, et al. Influence of Mg Contents on Aging Precipitation Behavior of Al-3.5Cu-Mg Alloy[J]. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2014, 27(1): 107-114.

[19] 王丹. 鋁合金汽車板應(yīng)用及生產(chǎn)現(xiàn)狀[J]. 上海有色金屬, 2013, 34(3): 130-133.

WANG Dan. Application of Aluminum Automobile Sheet and Its Production Status[J]. Nonferrous Metal Materials and Engineering, 2013, 34(3): 130-133.

[20] 王孟君, 任杰, 黃電源, 等. 預(yù)時(shí)效對(duì)汽車用2000系鋁合金板材性能的影響[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2008, 39(4): 755-759.

WANG Meng-jun, REN Jie, HUANG Dian-yuan, et al. Effect of Pre-Aging on Properties of 2000 Series Aluminum Alloy for Automotive Body Sheets[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2008, 39(4): 755-759.

[21] 王鴻波, 何昌協(xié). 鋁合金車身板材在汽車輕量化中的應(yīng)用[J]. 世界有色金屬, 2018(7): 186-187.

WANG Hong-bo, HE Chang-xie. Applications of Aluminum Alloy Body Plates for Autolight Weight[J]. World Nonferrous Metals, 2018(7): 186-187.

[22] 孫志華, 高健, 王強(qiáng), 等. Al-Cu-Mg系鋁合金耐環(huán)境腐蝕性能研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2015, 12(4): 27-31.

SUN Zhi-hua, GAO Jian, WANG Qiang, et al. Corrosion Behavior of Al-Mg-Cu Aluminum Alloy[J]. Equipment Environmental Engineering, 2015, 12(4): 27-31.

[23] PEROVIC A, PEROBIC D D, WEATHERLY G C, et al. Precipitation in Aluminum Alloys AA6111 and AA6016 [J]. Scripta Materialia, 1999, 41(7): 703-708.

[24] BURGER G B, GUPTA A K, JEFFREY P W, et al. Microstructural Control of Aluminum Sheet Used in Automotive Applications[J]. Materials Characterization, 1995, 35(1): 23-39.

[25] MURTHA S J. New 6××× Aluminum Alloy for Automotive Body Sheet Applications[J]. SAE Transactions, 1995(1): 657-666.

[26] DAVIES G. Materials for Automobile Bodies[M]. Oxford: Pergamon, 2003: 129-133.

[27] 遲蕊, 王家毅, 劉曉滕, 等. 6016鋁合金包邊開裂組織性能研究[J]. 鍛壓技術(shù), 2021, 46(2): 82-86.

CHI Rui, WANG Jia-yi, LIU Xiao-teng, et al. Study on Microstructure and Properties for 6016 Aluminum Alloy Hemming Crack[J]. Forging & Stamping Technology, 2021, 46(2): 82-86.

[28] ROMETSCH P A, ZHANG Y, KNIGHT S. Heat Treatment of 7××× Series Aluminium Alloys-Some Recent Developments[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014, 24(7): 2003-2017.

[29] CHILDREE D. High-Strength Aluminum Automotive Alloy[J]. Advanced Materials & Processes, 1998, 154(3): 27-29.

[30] 汪小鋒. 汽車用Al-Mg-Si-Cu系合金沖壓成形性能的優(yōu)化及其相關(guān)機(jī)理研究[D]. 北京: 京科技大學(xué), 2016: 2-10.

WANG Xiao-feng. Deep Drawability Optimization and the Related Mechanism of Advanced Al-Mg-Si-Cu Alloys for Automotive Application[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2016: 2-10.

[31] 張巖, 胡皓, 劉旭東, 等. 雙級(jí)時(shí)效對(duì)7021鋁合金力學(xué)性能的影響[J]. 鋁加工, 2019(4): 48-51.

ZHANG Yan, HU Hao, LIU Xu-dong, et al. Effect of Two-Stage Agings on the Mechanical Properties of 7021 Aluminum Alloy[J]. Aluminium Fabrication, 2019(4): 48-51.

[32] OGER L, ANDRIEU E, ODEMER G, et al. Hydrogen-Dislocation Interactions in a Low-Copper 7××× Aluminium Alloy: About the Analysis of Interrupted Stress Corrosion Cracking Tests[J]. Materials Science and Engineering A, 2020, 790(7): 139654.

[33] 苑錫妮, 楊兵, 曾渝. 5×××系鋁合金汽車板研究進(jìn)展[J]. 輕合金加工技術(shù), 2018(6): 8-13.

YUAN Xi-ni, YANG Bing, ZENG Yu. Research Development of 5××× Series Al Alloy Sheet for Automotive[J]. Light Alloy Fabrication Technology, 2018(6): 8-13.

[34] 王亮, 張澤東, 杜敏, 等. 鋁合金汽車板羅平線的影響因素[J]. 理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)), 2020, 56(2): 21-24.

WANG Liang, ZHANG Ze-dong, DU Min, et al. Influence Factors of Roping Line of Aluminum Alloy Automobile Panel[J]. Physical Testing and Chemical Analysis (Part A: Physical Testing), 2020, 56(2): 21-24.

[35] KRAMER L, PHILLIPPI M, TACK W T, et al. Locally Reversing Sensitization in 5××× Aluminum Plate[J]. Journal of Materials Engineering & Performance, 2012, 21(6): 1025-1029.

[36] 傅壘, 李利, 黃鳴東, 等. 5754鋁合金板材沖壓成形材料模型研究與應(yīng)用[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2020, 30(1): 18-25.

FU Lei, LI Li, HUANG Ming-dong, et al. Investigation and Application on Material Model in Sheet Forming of 5754 Aluminum Alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2020, 30(1): 18-25.

[37] WEI W, ZHAO Y, MORRIS J G. The Effect of Mg Precipitation on the Mechanical Properties of 5××× Aluminum Alloys[J]. Materials Science & Engineering A, 2005, 392(1/2): 136-144.

[38] HIRSCH J. Automotive Trends in Aluminium- the European Perspective[J]. Materials Forum, 2004, 28(1): 15-23.

[39] GENG Y X, ZHANG D, ZHANG J S, et al. On the Suppression of Lüders Elongation in High-Strength Cu/Zn Modified 5××× Series Aluminum Alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2020, 834: 155138.

[40] GENG Y X, ZHANG D, ZHANG J S, et al. Zn/Cu Regulated Critical Strain and Serrated Flow Behavior in Al-Mg Alloys[J]. Materials Science & Engineering A, 2020, 795: 139991.

Research Progress of Wrought Aluminum Alloy for Automobile Body Sheet

ZHANG Zhen, WANG Hong-bin, WANG He, ZHANG Di, ZHANG Ji-shan

(State Key Laboratory of Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Based on the background of automobile lightweight, aluminum alloy has become the preferred material for automobile sheets because of its excellent comprehensive properties. In this work, the research progress of wrought aluminum alloys for automobile body sheets was reviewed. The application status of 2×××, 5×××, 6××× and 7××× series wrought aluminum alloys for automobile body sheets was reviewed. Based on the research results of domestic and foreign researchers, the advantages and disadvantages of various strains of wrought aluminum alloy used in automobile body sheet were analyzed. On this basis, the main strengthening methods, common components and application status of each series of alloys were emphatically introduced, and the application properties of automotive body sheet materials were summarized. Finally, the performances of all kinds of wrought aluminum alloys in automobile body sheets were summarized, and the application prospect and main research and development direction of wrought aluminum alloys in automobile body sheets were prospected.

automobile body sheet; wrought aluminum alloys; strengthening method; formability

10.3969/j.issn.1674-6457.2022.01.009

TG146

A

1674-6457(2022)01-0071-08

2021-11-19

國(guó)家自然科學(xué)基金（51971019，51571013）

張震（1993—），男，博士生，主要研究方向?yàn)樾滦徒煌ㄓ娩X合金開發(fā)設(shè)計(jì)和電磁冶金等。

張迪（1978—），男，博士，研究員，主要研究方向?yàn)樾滦徒煌ㄓ娩X合金開發(fā)設(shè)計(jì)、鋁合金的焊接、電磁冶金等；張濟(jì)山（1957—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)殇X、鎂等輕合金先進(jìn)制備成形工藝全程工藝優(yōu)化，新型汽車、船舶、航空用鋁合金的研究與開發(fā)等。