经连续特制热处理的坯料的制作方法

本发明涉及经特制热处理的金属合金坯料、其制造方法以及由其制成的结构部件。

背景技术：

本节提供与本发明相关的背景信息，其不一定是现有技术。

在各种制造工艺中，例如汽车工业制造中，可对金属薄板或坯料进行冲压，其中，将金属薄板压制在一对模具之间，以产生复杂的三维成形部件。通常首先从金属材料的卷材中切割出金属薄板坯料。选择具有理想特性的金属薄板材料，例如强度、延展性和与金属合金相关的其他特性。

已经使用不同的技术来减小车辆的重量，同时仍保持其结构完整性。例如，拼焊坯料组件通常用于形成需要满足特定负载要求的车辆的结构部件。例如，车身的b柱结构部件期望地在与乘客身体对应的区域中具有相对较高的结构刚度，而在乘客座位处或下方的下部区域中具有增加的变形能力，以便在施加力或冲击时b柱在座椅高度下方弯折。由于结构部件在不同区域具有不同的性能要求，所以这种部件由多个不同的工件组装在一起，以形成所谓的“拼焊坯料组件”或“拼焊组件”(通常也称为“拼焊坯料”或“拼焊卷材”)。借助非限制性示例，拼焊坯料组件可以用于形成车辆中的结构部件，例如结构柱(例如a柱、b柱、c柱和/或d柱)、铰链柱、车门、车顶、引擎盖、行李箱盖、发动机横档以及具有高强度要求的其他部件。

特制坯料组件通常包括至少一个第一金属板或坯料以及具有至少一个不同于第一板的特性的第二金属板或坯料。例如，可以结合具有不同强度、延展性、硬度、厚度和/或几何形状的钢坯料或钢带材。在结合之后，例如通过冷成型工艺或热成型工艺(例如，类似于上述的冲压工艺)产生期望的轮廓或三维结构。由此，例如通过沿着邻接边缘形成焊接、接合或其他连接可以使第一和第二板的邻接边缘机械地互锁在一起，从而使它们彼此互锁。然后，可以对永久附接的板或坯料进行加工，以制造出成形或成型的金属薄板组件产品。注意到，特制坯料组件并不限于仅仅两个板或坯料，而是三个或更多个板或坯料可以结合在一起并成形以形成组件。

然而，由于包含多个步骤和制造过程，所以产生特制坯料组件的成本相对较高。例如，初始工件坯料需要单独地切割，然后在组装过程中结合，接着是成型或成形过程。此外，由于接头或接缝的存在(例如焊缝线)，可能潜在地出现与结构部件相关的问题。例如，坯料之间的焊缝线或连接可能是发生局部应变的位点，而局部应变可能改变结构部件的特性和/或潜在地导致过早失效。此外，在随后的热成型过程中，来自焊接的热量效应可能导致焊缝发生变化，这最终可能导致成品部件中的焊缝处软化，从而潜在地影响这种特制坯料组件的质量和功能。因此，会期望开发新的替代方法，用于形成必须在不同区域中具有可变特性的结构部件，特别是可以替代特定坯料组件的高强度部件。

技术实现要素：

本节提供了本发明的一般概述，而非其全部范围或其全部特征的完整公开内容。

在某些变型中，本发明提供了一种形成金属坯料特制前体的方法。该方法包括利用热源将高强度金属合金的板在第一区域中选择性地加热至低于金属合金熔点的温度。板的邻近于第一区域的第二区域保持未经加热。由此，选择性加热产生金属合金的第一区域，其具有至少一种不同于第二区域的材料特性，以使得切割板以形成坯料之后，该坯料包括第一区域的部分和第二区域的部分。

在某些变型中，本发明提供了另一种形成金属坯料的特制前体的方法。该方法包括利用热源在第一区域中选择性加热高强度金属合金的板至低于金属合金熔点的温度。板的邻近于第一区域的第二区域保持未经加热。从而，选择性加热产生高强度金属合金的第一区域，其具有至少一种不同于第二区域的材料特性。该方法还包括切割板以形成坯料，该坯料包括第一区域的部分和第二区域的部分。

在其他方面，本发明提供了一种高强度结构汽车部件，其具有由高强度金属合金形成的整体三维车体部分。整体三维车体部分的第一区域具有至少一种不同于第二区域的材料特性。理想地，第二区域具有这样的强度，该强度大于或等于约1100mpa至小于或等于约2000mpa，并且该整体三维车体部分不具有任何焊接部、接头或其他连接部。在某些方面，整体三维车体部分可以具有基本均匀的厚度。

根据本说明书提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。本发明内容的描述和具体示例仅用于说明的目的，而非旨在限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于所选实施例的说明，而非所有可能的实施方式，并且不旨在限制本发明的范围。

图1示出了汽车用常规拼焊组件b柱形式的高强度结构部件的代表性前视图。

图2示出了图1的高强度结构部件的侧视图。

图3示出了一种简化示例性金属加工系统，该系统用于执行根据本发明某些方面的金属合金板的选择性加热方法，以使板具有不同材料特性的两个不同区域。

图4示出了一种用于执行根据本发明某些方面的金属合金的板选择性加热方法并用于切割坯料的简化示例性金属连续加工系统，其中坯料经过处理以包括具有不同材料特性的两个不同区域。

图5示出了另一种用于执行根据本发明某些方面的金属合金板的选择性加热方法并用于切割坯料的简化示例性金属连续加工系统，其中坯料经过处理以包括具有不同材料特性的三个不同区域。

图6示出了另一种用于执行根据本发明某些方面的金属合金板的选择性加热方法并用于切割坯料的简化示例性金属连续加工系统，其中坯料经过处理以包括具有不同材料特性的三个不同区域。

图7示出了又一种用于执行根据本发明某些方面的金属合金板的选择性加热方法并用于切割坯料的简化示例性金属连续加工系统，其中坯料经过处理以包括具有不同材料特性的三个不同区域。

图8示出了根据本发明某些方面形成的汽车用铰链柱形式的高强度结构部件的前视图。

在附图的多个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

提供示例性实施例是为了使本发明详尽，并向本领域技术人员充分传达发明的范围。前述许多具体细节，例如具体组成、部件、装置和方法的示例，是为了能透彻理解本发明的实施例。对于本领域技术人员而言，显而易见的是，不需要利用具体细节，示例性实施例可以以各种不同形式来实施，并且两者都不应被理解为限制本发明的范围。在一些示例性实施例中，不再详细描述公知的工艺、公知的装置结构和公知的技术。

本文所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，而非旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也可旨在包括其复数形式。术语“包括”、“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，因此明确说明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组群。除非具体明确为某个执行顺序，否则本文所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须要求它们以所讨论或所说明的特定顺序来执行。还应理解的是，除非另有说明，否则可以采用另外的或替代的步骤。

当部件、元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，其可以直接在其他部件、元件或层上，直接接合、连接或耦接到其他部件、元件或层；或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式理解(例如，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列事物的任何组合和所有组合。

虽然本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制，另有说明除外。这些术语可以仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部分区分开。在本文使用时，除非上下文有明确说明，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语不暗示任何序列或顺序。因此，在不脱离本发明示例性实施例教导的情况下，以下所讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部分。

可以在本文使用诸如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“之上”、“上部”等空间或时间相对术语，以方便说明如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除了图中所示的方向外，空间或时间相对术语还可以旨在包括使用或操作中装置或系统的不同方向。

应当理解的是，对于在某些替代变型中“包括”某些步骤、成分或特征的方法、组合物、装置或系统的任何说明，还可以想到这样的方法、组合物、装置或系统也可以“主要由所列举的步骤、成分或特征组成”，从而将那些实质上改变本发明的基本特征和新颖特征的任何其他步骤、成分或特征排除在外。

在整个本发明公开内容中，数值表示近似测量值或限制包括给定值和具有所提及值的实施例以及具有所提及的确切值的实施例微小偏差的范围。除了在详细描述的结尾处提供的工作示例中，本说明书中所有参数的数值(例如数量或条件)，包括所附权利要求，都应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰，无论“约”是否真的出现在数值之前。“约”表示所述数值可以有一些轻微不精确(一定程度上近似于数值的精确度；大约或相当接近该值；几乎)。如果“约”所提供的不精确度在本领域中不以其它通常含义理解，那么本文所使用的“约”至少表示可由测量和使用这些参数的常规方法所产生的变型。如果由于某种原因，由“约”所提供的不精确度在本领域中不以其它通常含义理解，那么本文所使用的“约”可以表示高达所示值的5％的可能变型或与通常测量方法的5％偏差。

如本文所使用的，术语“组合物”广义上是指至少包含优选的金属元素或化合物的物质，但其任选地包含另外的物质或化合物，包括添加剂和杂质。术语“材料”还广义地指包含优选化合物或组合物的物质。

此外，范围的公开内容包括在整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开内容，包括该范围的端点和子范围。

现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。

参照图1和图2，通过背景技术，示出了汽车用常规拼焊组件b柱20形式的一个代表性高强度结构部件。示出了一个代表性接头或焊缝线22，其将第一金属件24机械耦接并结合到不同的第二金属件26。应当注意的是，图1和图2示出了b柱20的代表性简化形式，并且可以具有结合在一起以形成b柱20的许多额外部件，但是主要部件将包括在焊缝线22处焊接到第二金属件26的第一金属件24，如图所示。b柱20在其对应于第一金属件24的上部分中应具有极高的强度，但在对应于第二金属件26的下部分中具有强度和可成形性的平衡。通常，第一金属件24和第二金属件26具有不同的组合物或经过不同的热处理，以获得这种不同的特性。在其他情况下，第一金属件24和第二金属件26具有明显不同的厚度，以实现这种不同的材料特性。当力或冲击30施加到b柱20时，这些不同特性的组合有利于在所希望的位置处发生弯曲，这可对应于车辆内部内的座椅水平面，以便在施加力或冲击30之后保护乘客。如上所述，特制坯料组装工艺涉及许多制造过程，包括形成坯料，结合坯料，然后形成部件的三维形状，而这使制造更加冗长、复杂且成本高。此外，拼焊工艺的可成形性有限，并且可能潜在地引入弱区域或导致局部应变的其他位点。

根据本发明的某些方面，提供了一种用于由金属合金的板形成金属坯料特制前体的方法。如本文所使用的板可以是金属合金卷材或其他尚未切割成各个坯料的块状金属合金材料。在某些方面，金属坯料可以进一步加工以形成高强度部件，例如汽车部件。高强度部件的主要部分可以是整体三维车体。如本文所提及的，“整体的”结构是具有由单个坯料构成的至少一部分的结构。值得注意的是，其他部件可以附接到整体结构上。虽然整体高强度结构特别适用于汽车或其他交通工具(例如摩托车、船、拖拉机、公共汽车、摩托车、房车、野营车和坦克)的部件，但它们还可以通过非限制性示例的方式用于各种其他工业和应用，包括航空航天部件、消费品、办公设备和家具、工业设备和机械、农业设备或重型机械。可以通过当前技术制造的交通工具的非限制性示例包括汽车、拖拉机、公共汽车、摩托车、船、房车、野营车和坦克。具有可以通过当前技术制造的框架的其他示例性结构包括建筑物，诸如房屋、办公室、棚屋、仓库和装置。根据本发明某些方面形成的高强度部件具有基本上均匀的厚度，这意味着由坯料形成的高强度部件的厚度可能由于不经意的制造差异(例如，具体的部件厚度变化小于或等于平均总厚度的约1-2％)具有轻微的变化或偏差。

在某些方面中，本发明提供一种形成包括金属合金的坯料的特制前体的方法。关于“特制”，其意指将坯料的机械特性预先选择成使得金属合金的第一区域具有不同于第二区域的至少一种材料特性。作为非限制性示例，材料特性可包括拉伸强度、屈服强度、刚度、延展性、拉伸性、可成形性、能量吸收能力等等，以及它们的组合。示例性热处理可增大板的将形成坯料的一个区域中需要较大变形的可成形性(即使会损失一定强度)，同时在板的剩余部分中保存坯料的原始区域的高强度。例如，汽车结构b-柱应在其上部分中具有极高的强度，但在其下部分中具有强度和可成形性的平衡。因此，复杂部件的可成形性限制可以通过经由选择性热处理来特制机械特性而克服。

该方法可包括选择性地加热金属合金板，例如高强度金属合金板。该高强度金属合金可选自：高强度钢合金、铝合金、镁合金、钛合金，以及它们的组合。代表性高强度金属合金可包括诸如第三代先进高强度钢之类的先进高强度钢(如淬火和分区(q&p)和中锰钢)、相变诱发塑性(trip)钢(如trip690和trip780)、双相(dp)钢、复杂相(cp)钢、高强度低合金(hlsa)钢、马氏体(ms)钢、6000系列铝合金、7000系列铝合金等等。

在表1中，针对某些所关注的合金来提供代表性热处理温度范围：

因此，针对给定的合金，选择性加热可使得板在第一区域中的温度升高至高于或等于表1中的低(或最低)温度至低于或等于表1中的高(或最高)温度。

在某些变型中，该高强度金属合金包括高强度钢合金，以使得选择性加热在第一区域中将板的温度升高至高于或等于约250℃。在其它变型中，该高强度金属合金包括铝合金，且选择性加热在第一区域中将板的温度升高至高于或等于约100℃。

在某些变型中，本发明提供一种形成金属坯料的特制前体的方法。在此种方法中，通过热源在第一区域中选择性地加热高强度金属合金板。该选择性加热可使得温度低于金属合金的熔点。板的邻近于第一区域的第二区域保持未经加热。该第一区域和第二区域在板的整个宽度上邻近于彼此，以使得选择性加热在横贯板的宽度方向上主动地发生。随着板行进，第一区域和第二区域会在宽度方向上邻近于彼此并且在长度方向上沿板向下延伸。因此，选择性加热产生高强度金属合金的第一区域，其具有至少一种不同于第二区域的材料特性。

参照图3，示出用于执行此种方法的简化示例性金属加工系统100。系统100朝向热源120传送金属合金板110。板110可以是卷材(例如，伸长带材)的一部分，由此开卷工段(未示出)可使得板110在热源120上游开卷。虽然未示出，但各种已知的传统传送器和辊子可用于将板110运送过金属加工系统100。注意到，在替代的变型中，板110可例如在进入金属加工系统100之前经预冲切，该板可以是具有能被折断的小凸片的坯料，或者可以是在传送带上输送的预切割坯料。

热源120包括上部分122和下部分别124。板110通过上部分122和下部分124之间。根据本发明，将热源120选择成具有仅仅在板110的整个宽度112上的选择区域中选择性地施加热量这一能力。热源120可包括加热器或其它能量源，其在指向板110时进行加热。在替代的变型中，一个或多个热源可替代地选择性地横贯板110的宽度112的各部分布置，以使得某些预先选择区域可具有由一个或多个热源施加(或者并未施加)的热量。如图所示，热源120在第一区段126中激活并且由此沿朝向板110的方向施加热量128。在第二区段130中，热源被停用并且无热量128施加于通过的板110。热量128同时由第一区段126中的上部分122和下部分124产生。然而，应注意的是，在替代实施例中，单个热源可仅仅定位在板110的顶部或底部之上，或者上部分122或下部分124中仅有一个在第一区段126内被激活。能够选择性地激活热量的合适但非限制性的热源包括那些选自如下的热源：感应线圈热源、红外线发射器、电阻加热器以及它们的组合。

因此，第一区段126中的选择性加热可将板110的第一区域140加热至低于金属合金的熔点的温度，例如在表1中事先规定的温度范围。这样，该选择性加热可将第一区域140中的高强度金属合金回火。然后，举例而言，第一区域140可在环境温度和压力条件下被冷却，或者可被强制进行空气、水或喷雾辅助冷却。板110的第二区域142在通过热源120的第二区段130下方时保持未经加热。第一区域140在板110的整个宽度112上邻近于第二区域142。第一区域140和第二区域142分别沿着板110的经处理部分的长度114延伸。因此，如将在下文进一步描述地那样，选择性加热控制金属合金的第一区域140的形成，该第一区域具有至少一种不同于第二区域142的材料特性。选择性地经加热的第一区域140可具有这样的宽度，该宽度大于或等于约10cm或者小于或等于约3m(米)。长度上选择性地经加热的第一区域140可对应于板的长度，并且由此可具有包括由金属材料卷绕的整个带材的任何长度。

应注意的是，边界或梯度区段可形成在第一区域140和第二区域142之间。这些区域之间的边界具有特性梯度，而非在拼焊中发生的不连续变化，且由此有利地是，该边界或过渡区段并不形成用于应变定位的位点。然后，具有第一区域140和第二区域142的板110可例如通过进入切割工段而进一步处理以形成坯料，或者可被重卷并且该卷材可移动至用于之后切割成坯料的其它设备。

在某些其它变型中，本发明提供类似于上文所述方法的形成金属坯料的特制前体的又一方法。在此种方法中，高强度金属合金的板由热源在第一区域中选择性地加热。该选择性加热可使得温度低于金属合金的熔点。板的邻近于第一区域的第二区域保持未经加热。因此，该选择性加热产生高强度金属合金的第一区域，该第一区域具有至少一种不同于第二区域的材料特性。该方法进一步包括切割板以形成坯料，该坯料包括第一区域的部分和第二区域的部分。

在某些其它变型中，本发明提供类似于上文所述方法的形成金属坯料的特制前体的又一方法。在此种方法中，除了选择性地加热金属合金的板以外，该工艺进一步包括切割板以形成坯料，该坯料包括第一区域的部分和第二区域的部分。在某些方面中，该切割可以是通过将激光能量施加到板上而发生的激光切割。此种方法可在图4中示出的简化示例性金属加工系统150内执行。简明起见，在图3中的金属加工系统150和金属加工系统100之间共用的任何通用元件将类似地共用相同的附图标记，并且将不再具体地描述，与金属加工系统150的新的方面或特征相关的情况除外。

在板110通过热源120之后，然后将该板引入至切割工段区域160。切割工段区域160具有机器人计算机控制的激光切割机器162，其具有能够朝向板110引导激光能量170的激光器164。计算机控制的激光切割机器162可由此在板110内产生预定型式，以形成多个坯料172。坯料172可与废料区域174分开并且经收集来用于之后的加工。应注意的是，如本领域中技术人员所熟知地那样，切割也可由用于金属板的其它传统切割技术来实现。此外，坯料可具有除了图4中所示坯料以外的形状。

在某些方面中，此种方法可连续地或半连续地执行。连续的处理期望地具有大于或等于约0.1米/分至小于或等于约10米/分的速率。在半连续工艺中，类似的速率是期望的，但板也会在1秒和10分之间的时间段内渐渐停止以便于热量的施加。如上所述，该高强度金属合金可以是卷材，该卷材开卷并且经连续地(或者半连续地)处理，例如通过首先使得高强度金属合金的卷材通过热源，之后使得该卷材通过切割处理器(例如，用于激光切割的激光器)。在坯料172形成之后，可将这些坯料传递至下游加工单元(在图4中未示出)。例如，该方法可进一步包括通过在三维成型工艺中加工坯料来形成结构汽车部件。作为非限制性示例，此种三维成形工艺可包括冲压、滚轧成型或者压制硬化。

在又一些其它变型中，本发明提供类似于上文所述方法的形成金属坯料的特制前体的另一方法。此种方法可在图5中的简化示例性金属加工系统200上执行。简明起见，金属加工系统200和在图3中的金属加工系统100或图4中的金属加工系统150之间共用的图5中任何通用元件将类似地共用相同的附图标记，并且将不再具体地描述，与金属加工系统200的新的特征相关的情况除外。

在此种方法中，高强度金属合金的板110的选择性加热包括利用热源将第一区域140选择性地加热至低于金属合金的熔点的第一温度以及利用热源210将第三区域144选择性地加热至低于金属合金的熔点的第二温度。第一温度和第二温度可彼此不同或者可以是相同的。同时，板110上的第二区域142保持未经加热。第一区域140邻近于第二区域142。第三区域144也邻近于第二区域142。

因此，热源210包括上部分222和下部分224。板110通过上部分222和下部分224之间。根据本发明的某些方面，将热源210选择成具有仅仅在板110的整个宽度112上的预定区域中选择性地施加热量这一能力。热源210可包括加热器或其它能量源，其在指向板110时进行加热。如上所述，一个或多个热源可替代地选择性地横贯板110的宽度112的各部分布置，以使得某些预先选择区域可具有由一个或多个热源施加(或者并未施加)的热量。

如图所示，热源210在第一区段226中激活并且由此沿朝向板110的方向施加热量128。在第二区段228中，热源被停用并且无热量128施加于通过的板110。热源210也在第三区段230中激活并且由此沿朝向板110的方向施加热量128。应注意的是，在替代实施例中，可能不存在施加于第二区段228之上的热源，并且热源可仅仅存在于第一区段226和第三区段230之上。热量128同时由第一区段226和第三区段230中的上部分222和下部分224产生。然而，应注意的是，在替代实施例中，单个热源可仅仅定位在板110的顶部或底部之上，或者上部分222或下部分224中仅有一个在第一区段226和/或第三区段230内被激活。可以设想之前描述的任何热源。

在某些变型中，将第一区域140和第三区域144加热至不同的温度(以使得在第一区段226中实现第一温度的热量128不同于第三区段230的用于实现不同的第二温度的热量128。这样，第一区域140和第三区域144通过至少一种材料特性而彼此不同。换言之，第一区域140通过至少一种第一材料特性而不同于第二区域142并且通过至少一种第二材料特征而不同于第三区域144(其中，第一材料特性和第二材料特性可以是相同的或不同的材料特性)。类似地，第三区域144通过至少一种材料特性而不同于第一区域140并且通过至少一种材料特性而不同于第二区域142(其中，这些材料特性可以是相同的或者彼此不同的)。例如，第一区域140可具有第一强度，第二区域142可具有第二强度，而第三区域144可具有第三强度。第一区域140、第二区域142或第三区域144中的每个可独立地具有这样的宽度，该宽度大于或等于约10cm或者小于或等于约3m(米)。应注意的是，第一区域140、第二区域142或第三区域144中的每个的宽度可以是相同的或者彼此不同的。

在某些其它变型中，将第一区域140和第三区域144加热至相同的温度(以使得第一区段226和第三区段230内的第一温度和第二温度是相同的)。这样，第一区域140和第三区域144由于不同于未经处理第二区域142的至少一种材料特征的选择性加热处理而具有相同或类似的材料特性。例如，第一区域140和第三区域144可具有相同的强度水平。

类似于上文所述方法，该工艺可进一步包括在切割工段区域160中切割板110以形成坯料232。坯料232包括第一区域140的部分、第二区域142的部分以及第三区域144的部分。在某些方面中，该切割可以是通过将激光能量施加到板上而发生的激光切割。类似于之前的实施例，坯料172可与废料区域174分开并且经收集来用于之后的加工。在某些变型中，坯料232可类似于图5中所示的型式而以嵌套切割型式(其中，将坯料以相对的定向装配在一起以使得废料材料区域174最小)来切割。在第一区域140和第三区域144具有相同的材料特性，例如相同强度水平的情形下，该嵌套切割型式是尤其有用的。还可设想用于产生具有第一区域140、第二区域142以及第三区域144的坯料的其它切割型式，而不限于图5或者其它附图中所示的型式。

在又一些其它变型中，本发明提供类似于上文所述方法的形成金属坯料的特制前体的另一方法。此种方法可在图6中的简化示例性金属加工系统250上执行。简明起见，金属加工系统250和在图3、图4或图5中的金属加工系统100、150或200之间共用的图6中任何通用元件将类似地共用相同的附图标记，并且将不再具体地描述，与金属加工系统250的新特征相关的情况除外。

在此种方法中，高强度金属合金的板110的选择性加热包括利用热源将第一区域140选择性地加热至低于金属合金的熔点的第一温度以及利用热源210将第三区域144选择性地加热至低于金属合金的熔点的第二温度。第一温度和第二温度是彼此不同的。同时，板110上的第二区域142保持未经加热。

因此，热源260包括上部分262和下部分264。板110通过上部分262和下部分264之间。根据本发明的某些方面，将热源260选择成具有仅仅在板110的整个宽度112上的预定区域中选择性地施加热量这一能力。此外，热源210可停用某些时间间隔。与停用热源210相组合，板移动通过热源的速度可得以改变以实现基本上相同的效果。如图所示，热源260同时在第一区段266和第二区段268中激活。第一区段266以指向板110的第一强度来施加热量270以使得板110升温至第一温度，而第二区段268以指向板110的第二强度来施加热量272以使得板110升温至不同于第一温度的第二温度。因此，第一区段266和第二区段268被激活并且随后同时被停用。当第一区段266和第二区段268停用时，无热量128施加于通过的板110。

从第一区段266选择性地施加热量产生第一区域140。从第二区段268选择性地施加热量产生第三区域144。第一区域140邻近于第三区域144，并且它们一起跨越板110的整个宽度112。第二区域142以在板110通过时并不施加热量的规律间隔间歇地形成。第二区域142在这些区域中跨越板110的整个宽度112。此外，第二区域142在长度方向上邻近于第一区域140和第三区域144。这样，多个复杂区域可形成在板110中。

类似于上文描述的实施例，将第一区域140和第三区域144加热至不同的温度(以使得在第一区段266中实现第一温度的热量270不同于第二区段268的用于实现不同的第二温度的热量272)。这样，第一区域140和第三区域144通过至少一种材料特性而彼此不同。换言之，第一区域140通过至少一种第一材料特性而不同于第二区域142并且通过至少一种第二材料特性而不同于第三区域144(其中，第一材料特性和第二材料特性可以是相同的或不同的材料特性)。类似地，第三区域144通过至少一种材料特性而不同于第一区域140并且通过至少一种材料特性而不同于第二区域142(其中，这些材料特性可以是相同的或者彼此不同的)。例如，第一区域140可具有第一强度，第二区域142可具有第二强度，而第三区域144可具有第三强度。作为非限制性示例，第一强度可大于第二强度，且第二强度可大于第三强度。第一区域140、第二区域142或第三区域144中的每个可独立地具有这样的宽度，该宽度大于或等于约10cm至小于或等于板或卷材带的宽度(通常是约2m(米))。应注意的是，每个第一区域140和第三区域144的宽度可以是相同的或者彼此不同的。

类似于上文所述方法，该工艺可进一步包括在切割工段区域160中切割板110以形成坯料274。坯料274包括第一区域140的部分、第二区域142的部分以及第三区域144的部分。在某些方面中，该切割可以是通过将激光能量施加到板上而发生的激光切割。类似于之前的实施例，坯料274可与废料区域174分开并且经收集来用于之后的加工。坯料274可在下游经进一步处理，包括在三维成形工艺中处理以产生高强度结构汽车部件。

在又一些其它变型中，本发明提供类似于在图6的背景中所描述方法的形成金属坯料的特制前体的又一方法。此种方法可在图7中的简化示例性金属加工系统300上执行。简明起见，金属加工系统300和在图3、图4、图5和图6中的金属加工系统100、150、200或250之间共用的图7中任何通用元件将类似地共用相同的附图标记，并且将不再具体地描述，与金属加工系统300的新特征相关的情况除外。

在此种方法中，高强度金属合金的板110的选择性加热包括利用热源将第一区域140选择性地加热至低于金属合金的熔点的第一温度以及利用热源310将第三区域144选择性地加热至低于金属合金的熔点的第二温度。第一温度和第二温度是彼此不同的。同时，板110上的第二区域142保持未经加热。

因此，热源310包括上部分312和下部分314。板110通过上部分312和下部分314之间。根据本发明的某些方面，将热源310选择成具有仅仅在板110的整个宽度112上的预定区域中选择性地施加热量这一能力。此外，热源310可停用某些时间间隔。如图所示，热源310同时在第一区段320和第二区段322中激活。在第一操作模式中，第一区段320和第二区段322施加指向板110的热量324以使得板110升温至第一温度。在第二操作模式中，仅仅第二区段322施加指向板110的热量324以使得板升温至第二温度，由此与该第二操作模式相比，当以第一操作模式施加时在第二区段322内产生的热量324可具有不同的强度水平。此外，板移动通过热源310的速度可在两种操作模式中是不同的，或者保持恒定。在第二操作模式中，第一区段320被停用并且无热量施加于板110的在该第一区段下方的对应区域。

在第二操作模式中从热源310的第二区段322选择性地施加热量产生第一区域140，其中，板110中的金属合金升温至第一温度。其中未经施加热量的第二区域142在板110的整个宽度112上形成为邻近于第一区域140。在第一操作模式中，第三区域144在板110通过时以规律的间隔间歇地形成，其中，热量324同时由热源310的第一区段320和第二区段322施加。第三区域144在这些区域中跨越板110的整个宽度112。第三区域144在长度方向上邻近于第一区域140和第二区域142。类似于图6中示出的实施例，多个复杂的经选择性加热的区域可在进一步加工之前形成在板110中。

此外类似于上文描述的实施例，将第一区域140和第三区域144加热至不同的温度(以使得在第一操作模式中，在第一区段320和第二区段322中实现第二温度的热量324不同于仅仅来自第二区段322以在第二操作模式中实现不同的第一温度的热量324)。这样，第一区域140和第三区域144通过至少一种材料特性而彼此不同。换言之，第一区域140通过至少一种第一材料特性而不同于第二区域142并且通过至少一种第二材料特性而不同于第三区域144(其中，第一材料特性和第二材料特性可以是相同的或不同的材料特性)。类似地，第三区域144通过至少一种材料特性而不同于第一区域140并且通过至少一种材料特性而不同于第二区域142(其中，这些材料特性可以是相同的或者彼此不同的)。

例如，第一区域140可具有第一强度并且由此可以是高强度，第二区域142可具有第二强度并且具有比第一强度略低的强度，但具有较高的刚度水平，而第三区域144可具有低于第一和第二强度的第三强度，但具有较高的能量吸收能力。在某些方面中，在金属合金是铝合金的情形下，未经加热的第二区域142具有高强度和刚度；然而，轻微加热会进一步增强铝合金的强度以形成第一区域140。进一步加热至较高温度增强减小铝合金的强度的程度，但增强第三区域144中的挠性和能量吸收。第一区域140、第二区域142或第三区域144中的每个可独立地具有这样的宽度，该宽度大于或等于约10cm至小于或等于板或卷材带的宽度(通常是约2m(米))。应注意的是，每个第一区域140和第二区域142的宽度可以是相同的或者彼此不同的。

类似于上文所述方法，该工艺可进一步包括在切割工段区域160中切割板110以形成坯料330。坯料330包括第一区域140的部分、第二区域142的部分以及第三区域144的部分。在某些方面中，该切割可以是通过将激光能量施加到板110上而发生的激光切割。类似于之前的实施例，坯料330可与废料区域174分开并且经收集来用于之后的加工。坯料330可在下游经进一步处理，包括在三维成形工艺中处理以产生高强度结构汽车部件。

本发明的方法可以是连续的或半连续的工艺，其允许相对于各个坯料的拼焊或热处理以降低的成本来在局部区域中形成具有特制特性的坯料。例如，本发明的方法通过在坯料操作之前以连续的或半连续的方式对板的选定宽度和长度部分进行热处理来产生具有特制特性的坯料。因此，由本教示所提供的工艺可实现较高强度(例如，较低的可成形性)的材料，其中，仅仅局部地需要高的可成形性。本发明的工艺可应用于最常见的结构板材料，例如钢、铝、镁以及钛，包括高强度合金。

在某些方面中，本发明的方法包括对金属合金的卷材进行选择性地热处理，以使得该卷材宽度或长度内的不同区域获得适合于最终形成部件的特定设计和功能的不同机械特性。根据本教示的某些方面形成的坯料以及部件可有利地避免传统的拼焊工艺中产生的制造问题和受限的可成形性。例如，各区域之间的边界会在拼焊时具有特性梯度而非不连续的变化，且由此将不会是用于应变定位的位点。因此，本发明设想一种对卷材进行热处理的方法，以使得该卷材宽度或长度内的不同区域获得适合于所要最终形成部件的特定设计和功能的不同机械特性。

图8示出由类似于图7中示出的坯料330的经选择性加热的坯料制成的所形成高强度部件350。高强度部件350是代表性的铰链柱。高强度部件350具有大体与图7中描述的第一区域140、第二区域142以及第三区域144相对应的第一区域360、第二区域362以及第三区域364。已将第一区域360选择性地加热至低于金属合金的熔点的第一温度。在类似于如上所述那些的加工技术期间，还未对第二区域362进行加热。金属合金的第一区域360具有不同于第二区域362的至少一种材料特性，例如强度。已将第三区域364选择性地加热至不同于第一温度的第二温度。第三区域364具有不同于第一区域360和第二区域362的至少一种材料特性。

例如，第一区域360可具有第一强度并且由此可以是高强度，第二区域362可具有第二强度并且具有较高的刚度水平，而第三区域364可具有低于第一和第二强度的第三强度，但具有较高的能量吸收能力。如上所述，第一区域360可具有第一强度并且由此可以是高强度，第二区域362可具有第二强度且具有比第一强度略低的强度，但具有较高的刚度水平，而第三区域364可具有低于第一和第二强度的第三强度，但具有较高的能量吸收能力。

在某些方面中，本发明由此设想一种高强度结构汽车部件，其可包括由高强度金属合金形成的整体三维车体部分。整体三维车体部分具有第一区域，其具有至少一种不同于第二区域的材料特性。该第二区域可具有大于或等于约1100mpa至小于或等于约2000mpa的强度。高强度金属合金的板的第一区域可具有这样的平均拉伸强度，该平均拉伸强度小于或等于约1000mpa，并且在某些变型中低至400mpa。该整体三维车体部分不具有任何焊接部、接头或者其它连接部。如之前在上文中所描述地那样，在某些方面中，该整体三维车体部分由具有基本上均匀厚度的坯料三维地成形。此外，在某些变型中，该高强度结构汽车部件可选自：结构柱、a-柱、b-柱、c-柱、d-柱、铰链柱、车门、车顶、引擎盖、行李箱盖、发动机横档以及它们的组合。

为了说明和描述的目的，已提供了对各实施例的前文描述。但这并不旨在是穷尽的或者限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常并不限制于该特定实施例，而是在适用的情形下是可交换的并且可用在选定实施例中，即使并未明确地示出或描述也是如此。本发明也可以许多方式来改变。这些变型并不被视为偏离本发明，且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。