[发明专利]具有优异碰撞性能的由6xxx铝合金挤出的高强度产品

说明书

一种铝合金挤出产品，其通过以下步骤获得：a)由6xxx铝合金铸造坯料，所述6xxx铝合金包含：Si：0.3‑1.5重量％；Fe：0.1‑0.3重量％；Mg：0.3‑1.5重量％；Cu<1.5重量％；Mn<1.0重量％；Zr<0.2重量％；Cr<0.4重量％；Zn<0.1重量％；Ti<0.2重量％；V<0.2重量％；其余为铝和不可避免的杂质；b)在比固相线温度低30℃至100℃的温度下对铸造坯料进行均匀化处理；c)将均匀化的坯料在低于固相线Ts、在Ts至(Ts‑45℃)且高于固溶线温度的温度下加热；d)冷却，直到坯料温度达到400℃至480℃的温度，同时确保坯料表面一直不低于大致接近350℃的温度；e)在冷却操作后的最多几十秒，将所述坯料通过模具挤出以形成至少一种挤出产品；f)将挤出产品淬火至室温；g)拉伸挤出产品；h)对挤出产品进行时效处理，而不预先对挤出产品进行任何单独的挤出后固溶热处理，进行所述时效处理使得产品在强度和可碰撞性之间呈现出优异的平衡，其中屈服强度Rp0.2高于240MPa，优选高于280MPa，并且当轴向压缩时，型材呈现出规则折叠的表面，所述表面具有最大长度为10mm、优选小于5mm的裂纹。

本发明涉及实心或空心形式的AA6xxx系列铝合金挤出产品，其特别适于制造汽车、轨道或运输结构部件，如碰撞管理系统，其应同时具有高的机械性能(通常拉伸屈服强度高于240MPa，优选高于280MPa)和优异的碰撞性能。

除非另有说明，所有涉及合金的化学组成的信息均以基于合金总重量计的重量百分数表示。“6xxx铝合金”或“6xxx合金”表示具有镁和硅作为主要合金元素的铝合金。“AA6xxx系列铝合金”表示在铝业协会(The Aluminum Association,Inc.)出版的“International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for WroughtAluminum and Wrought Aluminum Alloys”中所列的任意6xxx铝合金。除非另有说明，将适用欧洲标准EN 515中所列的冶金状态的定义。静态拉伸机械特性，也就是说，极限拉伸强度R_m(或UTS)、在0.2％塑性延伸下的拉伸屈服强度R_p0.2(或YS)以及延伸率A％(或E％)根据NFEN ISO 6892-1的拉伸试验确定。

碰撞性能主要取决于碰撞元件的材料特性、设计和尺寸。已经开发了用于在碰撞相关的汽车部件或结构中获得令人满意的碰撞性能——也称为“可碰撞性”或“耐撞性”——的铝合金组成和状态，特别是当所述汽车部件或结构由挤出产品制成时。对于给定设计和尺寸的材料的适用性的关键要求是能够通过塑性变形展现出高的能量吸收能力，其特征在于型材面的规则折叠，没有形成裂纹或形成有限的裂纹而没有碎裂。许多动态碰撞试验，包括低速准静态试验，用于评估材料的碰撞性能。如Volkswagen TL 116，在速度、型材几何形状、长度方面对汽车供应商有具体的标准。它们共同具有相同的原理，即包括在切割为预定长度的挤出空心型材上施加轴向压缩载荷。该试验包括在一端上施加轴向压缩载荷，另一端由支撑压板封锁，并在保持型材的受控位移下测量载荷。重要的是观察变形过程中型材的性能，特别是由变形引起的缺陷是什么。为了确保挤压试验能够区分材料性能而不受挤出形状造成的任何偏差的影响，优选对所有评价的材料使用相同的部分，并且选择评价的材料以确保可重复的折叠，从而避免几何形状(如具有不超过2个腔的矩形管或圆管)造成的任何偏差。本领域技术人员知道，根据该试验，具有非常差的碰撞性能的材料通过压曲而变形，和/或是不规则折叠的，其在折叠表面上具有许多深裂纹。具有较好碰撞性能的材料的表面通过规则的渐进折叠而塑性变形。碰撞性良好的材料的挤压样品的表面应具有规则的折痕，理想的是没有任何裂纹。然而，甚至在可碎性良好的材料上也可以观察到裂纹，但是它们具有非常小的长度，通常小于10mm，优选小于5mm且更优选小于1mm。挤压样品的一般性质和在渐进折叠过程中产生的裂纹的最大长度被用于评估试验材料的碰撞性能。