铝基复合材料和成型方法_2

文档序号:8547115阅读:来源:国知局
027] 根据该方法的另一个有利设计,通过在固溶退火状态下的ΑΑ6χΧΧ型铝合金或在 软化状态下AA5xxx型铝合金具有至少20 %,优选至少22 %的均匀应变八8而达到了特别良 好的成型结果。例如在T4状态下的AA6016型铝合金或在O状态下的AA5182型铝合金。
[0028] 另外,具有在横向于轧制方向至少24%,优选至少26%的断裂延伸率A8tlnm的 AA6xxx型错合金适合作为错芯合金的材料。这类错合金在无条痕或少条痕的实施中特别适 合于对表面形貌有视觉要求的机动车的外表面构件。
[0029] 除此之外,具有至少21 %,优选至少22%的均匀应变Ag以及横向于轧制方向至少 25 %,优选至少26 %的断裂延伸率A8tlnm的AA5XXX型AlMg铝芯合金适合作为构成机动车不 能够看见的构件的结构部分,例如框架结构、车门内部、复合导杆等。
[0030] 上述铝芯合金将非常高的强度与能够借助按照本发明的方法而进一步明显提高 的、已经非常良好的成型性能相配合。
[0031] 如果AA6xxx型合金用作铝合金而且AA8xxx型铝合金用作至少一层的外部铝合金 层,或者AA5xxx型合金用作错芯合金而且AA8xxx、AAlxxx、AA5005、AA5005A型错合金用作 至少一层的外部铝合金层,这样可以以设定的合金制成具有极好的成型性能的铝基复合材 料。
[0032] 在一个特别优选的实施方式中,铝芯合金为AA6016型合金而且至少一层的外部 铝合金层为AA8079型合金。在上述十字形工具试验中,这样的组合允许超出单片式AA6016 型变体10倍以上的压紧力。不仅在压紧力增高的情况下,还在圆片坯直径增大的情况下, 在十字形工具中达到了优化的成型性能。
[0033] 如果具有AA6xxx型铝芯合金的铝基复合材料根据本方法的另一个设计成型,该 错基复合材料具有〇. 5mm至2. Omm的厚度,优选0. 8mm至I. 5mm的厚度,在机动车制造中出 现的对外表面部分的强度要求可以与对于成型度越来越高的要求一同得以满足。
[0034] 这同样适用于AlMg6型铝芯合金和至少一层的AA1050、AA5005或AA5005A型外部 错合金层。所有提及的合金组合中,屈服应力比k f,外层/kf,芯< 0· 5。
[0035] 当具有AA5XXX型、特别是AlMg6型芯合金的铝基复合材料根据本方法的另一个设 计成型,该错基复合材料具有0. 5mm至3. 5mm的厚度,优选1.0 mm至2. 5mm的厚度,可以在 满足对结构部分提出的强度要求的同时改善成型性。
[0036] 在错合金复合材料的制造中,可以既使用乳制包覆(Walzplattieren)又使用同 时浇铸。在轧制包覆中,首先浇铸并均质化由铝芯合金构成的轧制锭。随后,(单个或多个) 涂层与芯合金组成一个包(Paket)并加热至热轧温度。替代性地,该均质化也可以在组成 包之后进行。随后,加热后的包裹先热轧然后冷轧至最终厚度。
[0037] 在AA6xxx型材料中,乳制锭的均质化在500°C至600°C,优选550°C至580°C的温 度下进行超过一小时。与申请人所有的国际专利申请WO 2013/037918A1中的热轧不同,在 没有热带淬火的条件下该热轧以300°C至400°C的卷曲温度和典型厚度为5至IOmm条件进 行。然后,为了制成外表面部分,利用随后的中间退火,例如在箱式炉中以370°C至450°C 的金属温度进行中间退火至少lh,实施第一次冷乳使其达到3至4mm的厚度。通过在约为 500°C至570°C的典型温度下的最终固溶退火至最终厚度,利用接下来的淬火和大概在室温 条件下经过至少三天的自然时效,该带材可以在T4状态下供应。为了在阴极浸漆中加速硬 化特性,可选地使该带材在淬火之后直接经受热处理。
[0038] 在基于ΑΑ5χΧΧ型的铝基复合材料中,使用300°C至500°C的中间退火温度和软化 退火温度。除此之外,AA5xxx型材料绝不能经过淬火过程,从而最终软化退火可以在箱式 炉中或在连续炉中进行。基于AA5 XXX型的铝基复合材料可以选择性地直接作为热带使用。
[0039] AA5182、AA5019、AlMg6、AA6016、AA6014、AA6022、AA6451 和 AA6111 型铝合金例如 适合作为用于芯合金层的材料。作为外部错合金层优选AAlxxx或AA8xxx型的错合金,例 如 AA1050、AA1100、AA1200、AA8011、AA8014、AA8021 并特别优选 AA8079。
[0040] 根据本发明的第二教导,上述目的通过使用一种铝基复合材料得以实现,该铝基 复合材料具有由AA 5xxx或AA 6xxx型错合金构成的芯合金层和至少一层单面或双面设置 的外部铝合金层,该外部铝合金层在软化退火或固溶退火后的状态下具有25MPa至60MPa 的屈服极限Rptl.2和在所述软化退火或固溶退火后的状态下的屈服应力比为k f, /kf,芯 < 0. 5,优选为kf jhS/kf,s< 0. 4,该状态使用在按照本发明的成型方法中。铝基复合材料 在这类成型方法中的使用实现了应用于机动车制造的大面积的、一件式的板材件的制造, 该板材件或者作为具有AA6XXX芯合金的外表面部分或者作为具有AA5 XXX芯合金的不可见 的结构部分,这些部分都要求特别高的成型程度。
[0041] 最后,上述目的根据本发明的第三教导通过由按照本发明方法成型的,特别是深 冲和/或拉伸的板材件得以实现。如上所述的,按照本发明的方法实现了制造由单一的铝 基复合材料构成的大面积的板材件,而且避免了其他的操作步骤,例如将较小的构件接合 成为一个整体。因此可以提供明显更大且更复杂成型的构件。
[0042] 根据另一个设计,该板材件优选为机动车的结构部分或外表面部分。例如如果使 用AA5XXX型铝芯时,该板材件可以是底板总成的复杂的底板,或者可以是侧门内部部分。 利用具有AA6XXX型芯合金的铝基复合材料可以制成外表面部分,如挡泥板、发动机罩、特 别是侧壁或者侧框。所有提到的板材件都要求非常高的成型程度,该成型程度可以利用按 照本发明的成型方法结合所说明的铝基复合材料而达到。因此可以再次增大铝基复合材料 在机动车中使用的可能性,因为在这些材料中提供了一个目前尚未达到的成型性能。
【附图说明】
[0043] 接下来,结合附图借助实施例进一步说明本发明。附图示出了,
[0044] 图1以示意性的立体截面图示出了用于实施深冲试验的十字形工具,
[0045] 图2以简化的分解图示出了图1中的十字形工具的冲头、压紧板和阴模,
[0046] 图3以图表示出了取决于图1中的十字形工具的冲压位移而对AA6016型的单片 变体的冲压力,
[0047] 图4示出了在实施按照本发明的成型方法时的图3的线图,
[0048] 图 5 以曲线图示出 了取决于材料 AA6016、AA5005、AA6463A、AA8079、AA1050 的应 变而由拉伸试验确定的屈服应力kf,
[0049] 图6示出了铝材AA1050、AA8079、AA6463A、AA5005的屈服应力与铝合金AA6016的 屈服应力的比率,
[0050] 图7以图表示出了材料AA8079取决于不同的应变的屈服应力与不同可用的 AA6xxx型芯合金的屈服应力比率,
[0051] 图8以图表示出了取决于不同应变,材料AlMg6、AA1050、AA5005的屈服应力kf,
[0052] 图9以图表示出了取决于不同的应变,材料AA1050、AA5005的屈服应力与铝材 AlMg6的屈服应力的比率,
[0053] 图10、11示出了按照本发明的板材件的两个实施例。
【具体实施方式】
[0054] 图1以立体截面图首先示出了该十字形工具的结构,其中,该十字形工具包括冲 头1、压紧板2以及阴模3。在包层的变体的情况下,两面都包层的板材4例如具有I. 5mm 的厚度。这既适用于包层又适用于未包层的变体。该设置作为圆片坯的板材通过冲压力Fst 深冲,其中,通过力Fdf压紧板2和阴模3压在该板材圆片坯上。
[0055] 十字形的冲头1沿十字的轴分别具有126mm的宽度,而阴模具有1
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