收稿日期：２０１２—１２—２６ 作者简介：韩方圆（１９８７一），女，硕士在读，主攻材料加工工程
入显著提高了力学性能，特别是在涂装烘干（１７０。（２～ ２００。Ｃ ２０ｍｉｎ－３０ｍｉｎ）之后，其烘烤硬化性得到了改
善【３］。它的强化相为ＣｕＭｇＡｌ：和ＣｕＡｌ：，曾被用于制
造汽车外覆盖件，如高强度的２０３６铝合金。但是由 于２０００系铝合金的抗腐蚀性较其他铝合金差，近年
在汽车结构中，白车身约占汽车总重的３０％，
（Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ系）。这三个系列的铝合金所含合金元素
的种类和质量分数有所不同，因此在性能上也有所 区别。表１为美国铝协公布的主要汽车车体用铝合
金的国际牌号和化学成分［２】。
采用铝合金覆盖件可使整车减重１０％～１５％，减重效 果十分显著。同时，铝合金良好的吸震性能，可提高 表１
应（在成形过程中容易出现拉伸应变痕），主要用于
率副％
２０
ｎ值
ｒ值
杯突深度 １８０。弯曲 ｛ｆｆ／ｍｍ
９．６
半径Ｒ
ｎ ｎ
２０２２一Ｔ４
０．２５
０．６３
２１１７一Ｔ４
２５ ２４
２０ ２０
０．２５ ０＿２３
０．５９ Ｏ．７５
８．６ ９．１
形状复杂、强度要求不高、不注重外观质量的覆盖件 内板。 ６０００系铝合金属于可热处理强化铝合金。此类 合金将Ｍｇ控制在一个适宜的范围内，在涂装烘干 时Ｍｇ、Ｓｉ的中间相均匀、细密地析出，从而可以获 得很好的烘烤硬化性，并且在冲压成形时无滑移线 产生，提高了表面质量［２１。该系铝合金所具特性概括 如下：强度适中、冲压成形性能好、耐腐蚀性好、容易 涂装着色，具有优良的综合性能【４】。最大的优点是，在 固溶淬火以后具有较低的屈服强度，使其具有优良 的冲压成形性能，成形后经喷漆烘烤又可实现人工 时效强化，使强度得到较大的提高。所以主要用于对 强度、抗凹性、表面质量要求较高的汽车外覆盖件。 较上述两种系列铝合金来说，其综合性能更优，因 此，对６０００系铝合金的研究和开发是目前的主要发 展趋势。图１所示为各系铝合金在汽车覆盖件上的
阶段，尚未形成完整的系列。目前，多是针对国外已
有牌号汽车用铝合金板材，进行合金化和组织性能 的研究以及成分配置和生产工艺的研发和控制。进 行批量生产及应用的企业仅有少数。 东北轻合金有限公司对轿车门内用５７５４铝合 金板材进行了研发，通过实施“应用一发现一改进一 再应用”的数次循环，使板材的质量缺陷逐一被解 决，生产的５７５４—０铝合金轿车车门内衬质量稳定。 其５７５４铝合金板材与国外同类材料的技术质量指
０．５０ ０．４０
０．２－０．８ ０．１～０．４５ Ｏ．２０
０．６～１．０ Ｏ．５～１．Ｏ Ｏ．２５～Ｏ．６
０．２５ ０．１５
０．５０ ０．０５－０．２
Ｏ．２０ Ｏ．２５
Ｏ．１０ Ｏ．１５
０．０１～Ｏ．１ １
０．０２－０．１
０．４５－０．７
２０００系铝合金具有良好的锻造性、较高的强 度、良好的焊接性以及一定的烘烤硬化性。Ｃｕ的加
汽车车身板。
５０２３，许多车种均开始采用。后来又进一步开发采用 具有烘烤硬化性能的６０００系合金。除了上述标准车 身板铝合金外，几年来一些铝业公司还研发出一批
有特点的非标准新型铝合金，如日本的ＧＣ４５、ＧＺ４５、
ＧＣｌ５０、ＧＶｌ０、Ｘ６６０铝合金；法国的ＡＩＭ９５、ＣＰ４８３ 铝合金；德国的Ａ１Ｍ９３等等【３】。 国都取 美国研
人工时效强化，获得更高的强度（时效作用可将其屈 服强度提高近１００％：６００９合金板可达２４１ＭＰａ，
６０１０合金板则可达３１０ＭＰａ），目前已被广泛应用于 汽车的内外板１７１。后来通过改进性能发展到现在的
６１ １
１、６０１６、６０２２等综合性能良好的汽车用铝合金，
日本汽车行业开发应用铝合金在性能上更重视
生的动能也会减少，冲击力也会相应降低。所以，汽
车覆盖件用铝合金板材在汽车轻量化方面有着很好
的应用基础和市场前景。
１汽车覆盖件用铝合金种类及特性 国内外车身覆盖件用铝合金主要有三大系列：
２０００系（Ａ１一Ｃｕ系）、５０００系（Ａ１一Ｍｇ系）、６０００系
其本身具有一系列优良特性，如密度小、比强度和比 刚度高、抗冲击性能良好、耐腐蚀、易表面着色以及 高回收再生性等【ｌ】，使它成为汽车轻量化的理想材 料，相对于其他轻质材料，铝合金的用量较多。
方向。
关键词：机械制造；汽车覆盖件；铝合金；轻量化 中图分类号：ＴＧ３８９ ０引言 文献标识码：Ｂ 碰撞时的安全性，又由于车身质量的下降，碰撞时产
在世界汽车工业日益重视节能、环保的形势下， 汽车轻量化已成为各大汽车企业提高竞争力的重要 手段和方向。随着轻量化的提出，一些轻质材料的研
发和应用也成为了近年来的热点。其中，铝合金由于
２１７ ２１５
足ｎ／（Ｎ・ｌｌｌｒｎ。２）
１０６ １０８
晶粒度 一级 一级 一级
化学成分 符合ＤＩＮＥＮ４８５标准 符合ＤＩＮＥＮ４８５标准 ＤＩＮＥＮ４８５标准
１．０±０．０５
１９０～２３０
≥８０
≥２０％
≥５０
关，并取得了很大进展，批量生产出的板材经长安汽 车公司冲制成发动机覆盖件，其成品率超过９０％ｆ１０Ｊ。 该项目实现了多项关键核心技术的突破。
Ｏ．１０ ０．３０ ０．１０ ０．１０ ０．１０ Ｏ．１０ Ｏ．１０
０．２５ Ｏ．２０ Ｏ．２５
Ｏ．１０ ０．１５ ０．１０ ０．１０ Ｏ．１０
Ｒｅｍ． Ｒｅｍ． Ｒｅｍ． Ｒａｍ． Ｒｅｍ． Ｒａｍ． Ｒａｍ．
６０１０ ６１１１ ６０１６ ６０２２
０．８～１．２ ０．６～１．１ １．Ｏ～１．５ ０．８～１．５
０．８～１．８ ０．２－０．５
０＿２０ ０．１０
５１８２ ５７５４ ６００９
Ｏ．２０ ０．４０ Ｏ．６～１．０
Ｏ．３５ ０．４０ Ｏ．５０
０．１５ ０．１０ ０．１５～０．６ ０．１５－０．６ ０．５０－０．９ ０．２０
０．２～０．５ Ｏ．５０ ０．２－０．８
４．０～５．０ ２．６－３．６ ０．４－０．８
口。该公司生产的各种汽车车身板带的性能均可与
也对相关系列的铝合金开展过一些研究工作，如加 入不同稀土元素，分析其与铝合金时效特性间的关 系；研究不同合金配比、热处理工艺ｘ，ｌ板材成形性能 和力学性能的影响等，但这些研究均未系统化。 （２）缺乏自主创新。国内的相关研究多是基于既 有牌号的铝合金，而并没有研发出自己具有独创性
日等国外主要汽车生产国之间存在较大距离。因此 需要加快研究步伐，尽早开发出具有我国独立知识 产权的新型汽车车身铝合金板。 （３）铝合金板材的生产工艺不够成熟和完善。我
国铝合金加工厂生产车身板材的经验少，仅能生产
统客车减轻约４６％，轻便省油。 西安西沃客车有限公司的主导产品Ｖｏｌｖｏ ＢＩＯＭ豪华全铝旅游大客车，由２Ａ１ ２铝合金板型材
合金
２０３６ ２０３７ ２０３８ ５０２３ Ｓｉ Ｏ．５０ ０．５０ ０．５０～１．３ ０．２５ Ｆｅ ０．５０ ０．５０ ０．６０ ０．４０
汽车车体用铝合金国际牌号和化学成分（质量％）
Ｃｕ ２．２～３．０ １．４～２．２ Ｍｎ ０．１～０．４ Ｏ．１～０．４ Ｏ．１～０．４ ０．２０ Ｍｇ ０．３～Ｏ．６ ０．３－０．８ ０．４～１．Ｏ ５．０～６．２ Ｃｒ ０．１０ ０．１０ Ｚｎ Ｏ．２５ ０．２５ ０．５０ ０．２５ Ｔｉ Ｏ．１５ ０．１５ Ｏ．１５ ０．１０ Ａｌ Ｒｅｍ． Ｒｅｍ． Ｒｅｍ． Ｒｅｍ．
——一 ８５
万方数据
来在车身覆盖件方面的用量在减少。
表２铝合金和冷轧钢板力学性能和冲压成形性能【６】
铝合金 总伸长 均匀伸长 率刮％
２６
５０００系铝合金为非热处理强化合金。合金中的 Ｍｇ原子固溶于铝中形成固溶强化效应，其成形性能 和抗腐蚀性能较高。一般在退火状态下使用，强度较 低有良好的塑性变形能力，但因勒德斯线和桔皮效
的适用于汽车覆盖件的新型变形铝合金，这与欧美
进口产品媲美，得到用户认可。
除轿车外，客车的生产也涉及到了铝合金板材
的使用。２００８年美国铝业与郑州宇通共同研制的新 一代节能环保全铝ＺＫ６１２６ＨＧＥ型公交客车。传统 的钢制车门的质量高达２２．７ｋｇ，而该车的铝合金车
门只有１０．２ｋｇ，下降了５５．１％…］。车身重量比同类传
应用部位。 表２给出了用于轿车覆盖件的２０００系、５０００
２０３６一Ｔ４
ｈ
２０３７一Ｔ４
２５
２０
Ｏ．２４
Ｏ．７
９．４
１ｆ
２０３８一Ｔ４
２５
０．２６
０．７５
１，２ｔ
５１８２－０
２６
１９
Ｏ．３３
Ｏ．８
９．９
２￡
５１８２一ＳＳＦ
２４
１９
Ｏ．３１
０．６７
９．７
２￡
Ｘ５０８２—０ ６００９一Ｔ４
３０ ２５
２０ ２０
Ｌｕｐｏ、奥迪Ａ２、Ａ８及本田混合动力轿车、ＮＳＸ等
车型的覆盖件全部为铝合金材料。福特Ｒａｎｇｅｒ、丰 田Ｃｒｏｗｎ等采用铝合金覆盖件的部位主要集中在 轿车的引擎盖。其他车型，如雪铁龙Ｃ６、马自达ＲＸ一
８、宝马５、７系列等，在车顶、行李箱盖、车门、翼子板
等部位也采用铝合金材料。
２．２
国内汽车覆盖件用铝合金应用现状
２００９年１２月国内首条汽车车身板生产线在西
虽然铝合金在其可供应性、可回收性，特别是在 轻量化等方面存在着诸多优点，但其在国内的研发 和应用并没有大规模展开，还存在着一定问题。
（１）研发工作不够系统。近年来，国内学者虽然
南铝业建成投产，并实现批量生产，从此车身板长期 依赖进口的局面被打破。此前由于批量生产车身板 的技术含量高，工艺复杂，所需的板材都从国外进
并达到实用化。