用aa7xxx系列铝合金制成的成型汽车结构部件的制造
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用AA7XXX系列铝合金裸板或复合板材料制造成型汽车结构部件或白 车身部件（body-in-white part)的方法以及一种汽车结构部件或白车身部件。
【背景技术】
[0002] 如将在下文中了解到的那样，除非另有说明，铝合金牌号和状态代号（temper designation)是指 2011 年由美国错业协会（Aluminum Association)出版的 Aluminum Standards and Data and the Registration Records 中的 Aluminum Association designations。
[0003] 关于合金组成或优选的合金组成的任何说明，除非另有说明，所有提及百分比之 处都是指重量百分比。
[0004] 在机动车的生产中，尤其是如 5051、5182、5454、5754、6009、6016、6022 和 6111 等 AA5xxx和AA6xxx系列合金的错合金是常见的且被证明可靠的用来生产汽车结构部件和白 车身（"BIW"）部件的合金。
[0005] 白车身包括汽车的结构部件，但是不包括封闭件（closures)和移动部件（例如车 门板、发动机罩板、后备箱盖板）。例如B-柱、后纵梁部（tunnel section)和发动机隔板 (engine bulkhead)等其它汽车结构部件均可以由本发明的方法制造。在过去的7至12年 中，（非常）高强度钢种得到了发展，出现并形成了使汽车制造能够使用这些钢种来生产汽 车结构部件和白车身（"BIW"）部件的生产、成型和接合技术。这些钢种的使用使得汽车制 造能够在增加（相当）少的重量的情况下实现碰撞时的乘客高安全性，正如出于此目的使 用传统钢种和AA5xxx和AA6xxx系列错合金的情况。
[0006] 为了实现节省更多的重量，存在着使用高强度铝合金（尤其是用于成型结构和 BIW部件）的需求，这些部件是可成型的并且在经过烤漆周期之后具有特别增加的强度。 此外，生产这样的部件通常所需的材料特性包括：用于成型操作（典型地通过模压、深拉 或轧制成型）的高成型性；烤漆后的高机械强度，以此使测量定规降低并因此使部件的重 量最小化；在用于机动车制造的各种组装方法（诸如点焊、激光焊接、激光钎焊、铆钉连接 (clinching)或铆接（riveting))中的良好性能；以及可接受的大规模生产成本。
[0007] AA7XXX系列铝合金在经过烤漆周期之后能够达到所需强度。但是，这些合金的成 型性非常差，特别由于AA7 XXX系列铝合金在经过固溶热处理以及随后的淬火（这里统称为 "SHT"）之后进行自然时效，导致在固溶热处理和淬火之后一周内强度显著增加约80%。如 果AA7 XXX系列板材产品能够在SHT的几小时内成型，那么成型性是可以接受的，但是由于 需要将经过固溶热处理和淬火的板材产品先从轧钢厂运输至汽车制造厂，然后再由汽车制 造厂将其成型为最终形状，因此上述"如果"是不实际的。
[0008] 为了解决这个问题，之前在专利文献DE102010 045 025A1和W02010/142576中 已经提出了在即将成型之前（即，在汽车制造厂）有效地重复进行固溶热处理和淬火。由 于板材有效地恢复至W-回火度（W-temper)(如下文所解释），因此该方法被称为"W-回火 度处理"。根据专利文献WO 2010/142576，w-回火度处理包括在400°C与490°C之间的温度 下对板材产品进行均热处理3秒至15分钟，然后快速冷却或淬火，也即是水淬火（或经由 冷却板间的接触进行淬火）。
[0009] W-回火度处理的缺点在于高温处理需要高能耗并且需要进行水淬火。此外，如果 使用了直接接触加热，那么温度越高，铝合金板材粘接至工具的风险就越高。另外，必须注 意的是，在W-回火度处理之后不能过早地开始人工时效（例如，通过烤漆进行人工时效）， 因为这可能导致机械性质的弱化，因而造成了汽车生产过程中不期望的延迟。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种由AA7xxx系列铝合金裸板或复合板材制成的汽车结 构部件或白车身部件的制造方法，所述制造方法没有上述缺点，即，所述制造方法能够借助 于成本效率高且易于实施的处理提供经过自然时效且还具有足够成型性的AA7 XXX系列铝 合金板材。
[0011] 提供机动车的成型铝合金汽车结构部件或白车身（BIW)部件的制造方法的本发 明达到或超越了这些和其它目的以及进一步的优点，该方法至少包括如下步骤：
[0012] a.提供规格尺寸为约0. 5_至4_的轧制铝合金板材产品，其中，所述板材产品包 括由AA7XXX系列铝合金制成的至少一个层，所述板材产品已经经过了固溶热处理和淬火， 并随后经过了为期至少1天的自然时效；
[0013] b.使经过自然时效的所述板材产品经受回复退火（reversion annealing)处理， 艮P，在0. 1至60秒的期间内的在100°C至350°C之间的温度下的热处理；
[0014] c.使被加热的所述板材产品选择性地经受强制冷却操作；
[0015] d.在所述回复退火处理之后的2小时内，优选30分钟内，对上述铝合金板材进行 成型以获得三维成型汽车结构部件或白车身（BIW)部件。
[0016] 优选地通过铸造、均质化、剥落氧化皮（scalping)、预热、热加工、冷加工、固溶热 处理和淬火，并随后经过一段自然时效来生产所提供的AA7 XXX板材产品。自然时效周期通 常为至少2天，典型地大于1或2周，经常为约1至4个月。
[0017] 已经进行了固溶热处理和淬火之后的诸如7xxx系列合金等可热处理的合金可以 被归类为W回火度，或者可以根据热处理（热处理指通过人工时效或延长的自然时效期形 成稳定的回火度）被归类为Tx回火度。
[0018] 特别地，所提供的轧制铝合金板材产品可以处于以下任一回火度：W回火度、T1、 T2、T3、T4、T5或TlO回火度，其中，W-(l-90天）和T4回火度是优选的。
[0019] W回火度被归类为进行了固溶热处理和淬火。这是仅适用于诸如AA7xxx系列合金 等在固溶热处理之后在室温下自然地时效的合金的不稳定回火度。这类代号是仅在表示自 然时效周期时专用的，例如，Wl/2hr。
[0020] T回火度被归类为热稳定回火度：
[0021] Tl指从高温成型处理冷却并自然时效至基本稳定状态。适用于在从高温成型处理 冷却后不进行冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不对冷加工的平坦化或矫 直效果进行识别的产品。
[0022] T2指从高温成型处理冷却，经过冷加工，并自然时效至基本稳定状态。适用于在从 高温成型处理冷却后进行冷加工以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别 冷加工的平坦化或矫直效果的产品。
[0023] T3指经过固溶热处理、冷加工，并自然时效至基本稳定状态。适用于在固溶热处理 后进行冷加工以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别冷加工的平坦化或 矫直效果的产品。
[0024] T4指经过固溶热处理并自然时效至基本稳定状态。适用于在固溶热处理后不进行 冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不识别冷加工的平坦化或矫直效果的产 品。
[0025] T5指从高温成型处理冷却，并随后经过人工时效。适用于在从高温成型处理冷却 后不进行冷加工的产品，或者适用于在机械性能限制中可以不识别冷加工的平坦化或矫直 效果的产品。
[0026] TlO指从高温成型处理冷却，经过冷加工并随后经过人工时效。适用于进行冷加工 以提高强度的产品，或者适用于在机械性能限制中要识别冷加工的平坦化或矫直效果的产 品。
[0027] 当对7xxx系列合金系统的产品进行固溶热处理和淬火处理时，出现了由超饱和 固溶体构成的并且空位淬火的微结构，这些微结构特性联合起来形成了强化粒子，因为粒 子生长至最佳尺寸/数量密度，所述强化粒子随着时间显示出近似"平方根函数"的强度增 长（相对于自然时效）。因此，淬火和成型之间数天的必要等待时间导致损失了成型性的大 量损失。
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