专业：汽车用6×××系铝合金及其冲压成形性研究综述

安全、环保和节能是当前汽车制造业发展的主题。汽车轻量化对减轻车身重量、减少耗油量和减排至关重要。研究表明：汽车每应用1kg铝材，可获得2kg的减重效果；汽车每减重10%，油耗可降低6%～8%，尾气排放量可减少4%[1-4]。铝合金具有比强度高、耐腐蚀和良好的加工成形性，热处理后强度可与钢的媲美，因此可作为理想的汽车轻量化材料[5-6]。在汽车工业发达国家，18%的铝材用于汽车制造，每辆汽车的平均用铝量为140kg左右，并以每年20%～30%的速度增长。我国铝合金板在汽车领域的应用与汽车制造业发达国家相比还有较大差距，汽车用铝合金板材的研究与生产在我国显得重要而迫切[7-9]。

　　车用铝合金主要有2×××系（Al-Cu-Mg）、5×××系（Al-Mg）和6×××系（Al-Mg-Si)。5×××系是非热处理强化铝合金，成形性能优良，主要用于生产形状复杂的内板件，但板材在冲压变形时表面易出现吕德斯带的缺陷。2×××系和6×××系均是可热处理强化铝合金，具有较高的强度和一定的烤漆硬化性，主要用于外板件及对强度和刚度要求较高的零件。2×××系铝合金在烘烤时会出现软化现象，抗腐蚀性和焊接性均不如6×××系铝合金[10]。6×××系铝合金强度适中，成形性和耐蚀性好，综合性能优良，进行固溶淬火和自然时效处理后屈服强度较低，具有良好的冲压成形性，而且在烤漆处理后强度提高，抗凹陷能力增强，因此该材料是汽车轻量化的首选材料[11-14]。本文作者主要针对6×××系铝合金板材的合金元素、织构、力学性能和冲压成形性的相关研究进行综述。

16×××系铝合金的研究现状

　　1.1 6×××系铝合金的合金元素

　　6×××系铝合金的主要合金元素是Mg和Si，添加少量的微合金元素可以提高合金的强度，改善其综合性能。例如添加少量的Cu，可抵消Ti及V对导电性的不良影响；Zr或Ti能细化晶粒和控制再结晶组织；加入Pb与Bi能改善材料的切削性能[15]。

　　何立子和刘宏等[16-17]研究表明：在Mg不过剩的前提下，增加Mg含量(质量分数，下同)，有利于提高合金的强度，但合金的屈服强度和伸长率随Mg、Si含量的增加而降低，不利于合金的冲压成形。

　　合金中含有相当量的Cu和Si，除生成Mg2Si相外，还会形成Cu2Mg8Si6Al5相，该相具有一定的自然时效能力，能显著提高合金强度[18]。当Mn增加时，易形成粗大夹杂相α（AlMnFeSi），降低合金的极限强度。增加Cu含量，会产生更细密的显微组织，增加合金强度。李海等[19]研究了Al-Mg-Si-(Cu)合金在连续升温中的析出行为，证实Cu显著地提高了Al-Mg-Si合金的时效硬化效果和速率。Sujoy和金曼等[20-21]研究了Cu元素对Al-Si-Mg合金淬火特性的影响，结果表明，当Cu含量超过0.57%时，合金形成GP区，经170℃时效30min后，合金中还出现短针状的β″相，加快合金的时效强化过程。

　　Mg2Si是Al-Mg-Si系合金的主要强化相（β相），其在铝中的最大溶解度为1.85%，500℃时为1.05%，300℃时仅有0.27%[22-23]。6×××系铝合金中Mg含量过剩时，合金的耐蚀性好，但强度与成形性能较差。当Si含量过剩时，合金的强度高，但成形性能及焊接性能较低。在生产实践中难以保持Mg和Si的比例及其他元素的含量，都会对铝合金的性能产生较大的影响。

　　1.2 6×××系铝合金的织构

　　铝合金中的织构可分为变形织构和再结晶织构，表1列出了6×××系铝合金的主要织构成分的密勒指数和欧拉角。EnglerO等[25]对6016铝合金板材冷轧后的织构进行了表征，结果表明越靠近板材中心Brass织构越多，而越靠近板材表面Copper织构越多。陈扬等[26]对6111铝合金板材在热轧-退火-冷轧等传统轧制工艺过程中的织构进行了表征，结果表明热轧板织构主要由Copper织构、Brass织构和S织构构成，此外还有少量的Goss织构。