專業：汽車用6×××系鋁合金及其沖壓成形性研究綜述

安全、環保和節能是當前汽車制造業發展的主題。汽車輕量化對減輕車身重量、減少耗油量和減排至關重要。研究表明：汽車每應用1kg鋁材，可獲得2kg的減重效果；汽車每減重10%，油耗可降低6%～8%，尾氣排放量可減少4%[1-4]。鋁合金具有比強度高、耐腐蝕和良好的加工成形性，熱處理后強度可與鋼的媲美，因此可作為理想的汽車輕量化材料[5-6]。在汽車工業發達國家，18%的鋁材用于汽車制造，每輛汽車的平均用鋁量為140kg左右，并以每年20%～30%的速度增長。我國鋁合金板在汽車領域的應用與汽車制造業發達國家相比還有較大差距，汽車用鋁合金板材的研究與生產在我國顯得重要而迫切[7-9]。

　　車用鋁合金主要有2×××系（Al-Cu-Mg）、5×××系（Al-Mg）和6×××系（Al-Mg-Si)。5×××系是非熱處理強化鋁合金，成形性能優良，主要用于生產形狀復雜的內板件，但板材在沖壓變形時表面易出現呂德斯帶的缺陷。2×××系和6×××系均是可熱處理強化鋁合金，具有較高的強度和一定的烤漆硬化性，主要用于外板件及對強度和剛度要求較高的零件。2×××系鋁合金在烘烤時會出現軟化現象，抗腐蝕性和焊接性均不如6×××系鋁合金[10]。6×××系鋁合金強度適中，成形性和耐蝕性好，綜合性能優良，進行固溶淬火和自然時效處理后屈服強度較低，具有良好的沖壓成形性，而且在烤漆處理后強度提高，抗凹陷能力增強，因此該材料是汽車輕量化的首選材料[11-14]。本文作者主要針對6×××系鋁合金板材的合金元素、織構、力學性能和沖壓成形性的相關研究進行綜述。

16×××系鋁合金的研究現狀

　　1.1 6×××系鋁合金的合金元素

　　6×××系鋁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強度，改善其綜合性能。例如添加少量的Cu，可抵消Ti及V對導電性的不良影響；Zr或Ti能細化晶粒和控制再結晶組織；加入Pb與Bi能改善材料的切削性能[15]。

　　何立子和劉宏等[16-17]研究表明：在Mg不過剩的前提下，增加Mg含量(質量分數，下同)，有利于提高合金的強度，但合金的屈服強度和伸長率隨Mg、Si含量的增加而降低，不利于合金的沖壓成形。

　　合金中含有相當量的Cu和Si，除生成Mg2Si相外，還會形成Cu2Mg8Si6Al5相，該相具有一定的自然時效能力，能顯著提高合金強度[18]。當Mn增加時，易形成粗大夾雜相α（AlMnFeSi），降低合金的極限強度。增加Cu含量，會產生更細密的顯微組織，增加合金強度。李海等[19]研究了Al-Mg-Si-(Cu)合金在連續升溫中的析出行為，證實Cu顯著地提高了Al-Mg-Si合金的時效硬化效果和速率。Sujoy和金曼等[20-21]研究了Cu元素對Al-Si-Mg合金淬火特性的影響，結果表明，當Cu含量超過0.57%時，合金形成GP區，經170℃時效30min后，合金中還出現短針狀的β″相，加快合金的時效強化過程。

　　Mg2Si是Al-Mg-Si系合金的主要強化相（β相），其在鋁中的最大溶解度為1.85%，500℃時為1.05%，300℃時僅有0.27%[22-23]。6×××系鋁合金中Mg含量過剩時，合金的耐蝕性好，但強度與成形性能較差。當Si含量過剩時，合金的強度高，但成形性能及焊接性能較低。在生產實踐中難以保持Mg和Si的比例及其他元素的含量，都會對鋁合金的性能產生較大的影響。

　　1.2 6×××系鋁合金的織構

　　鋁合金中的織構可分為變形織構和再結晶織構，表1列出了6×××系鋁合金的主要織構成分的密勒指數和歐拉角。EnglerO等[25]對6016鋁合金板材冷軋后的織構進行了表征，結果表明越靠近板材中心Brass織構越多，而越靠近板材表面Copper織構越多。陳揚等[26]對6111鋁合金板材在熱軋-退火-冷軋等傳統軋制工藝過程中的織構進行了表征，結果表明熱軋板織構主要由Copper織構、Brass織構和S織構構成，此外還有少量的Goss織構。