本發(fā)明涉及汽車制造技術領域，特別是一種汽車車身用鋁合金及制備方法和應用。

背景技術：

現(xiàn)有的汽車車身大都采用鋁合金材料，鋁合金是含不同元素組成的，其中包括Cu、Mg、Mn、Fe、Si、Zn、Ti，有時還可以加入Ni和Cr。眾所周知，鋁的電化序很負，僅比鎂高，其他元素都比鋁高，尤其是銅，其電化序很正，和負的金屬鋁接觸就會產(chǎn)生電化學腐蝕。但為了提高汽車車身的硬度，又必須要加入Cu和Mg，比如現(xiàn)有的飛機硬鋁材料便是鎂鋁銅系合金，其能提高合金的強度和硬度，并且具有良好的切削加工性能。

但由于這些組成鋁合金的電化序不同，經(jīng)過熱處理時如果沒有充分固溶，便會產(chǎn)生偏折和游離，局部金屬析出，經(jīng)堿腐蝕和陽極化后，產(chǎn)品表面有腐蝕點、掛灰、色差等現(xiàn)象，熱處理不良，機械過濾等等因素。

同時在汽車行駛過程中，會發(fā)生汽車碰撞汽車、汽車碰撞行人等交通事故。當汽車與汽車碰撞時，防撞梁起到十分重要的作用，能夠降低汽車受損害的程度，并達到保護汽車的目的。但是由于現(xiàn)有技術中防撞梁結(jié)構(gòu)多采用焊接連接，當發(fā)生低速輕微碰撞時，對于損壞的零部件拆卸不便，且不能夠全方位的對車體進行保護。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足之處，本發(fā)明提供一種汽車車身用鋁合金及制備方法和應用，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)鋁合金表面腐蝕現(xiàn)象嚴重的問題，所有原材料的參數(shù)都經(jīng)過嚴格控制，防止鋁合金產(chǎn)生偏析和游離，防止硬極點蝕過多。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：一種汽車車身用鋁合金，包括以下質(zhì)量百分比含量的成分：Cu 1.2-2.3%，Mg 0.3-0.9%，Cr 0.3-0.5%，Si 1.5-2.2%，C 0.5-1%，Ti 0.3-0.4%，Be 0.1-0.3%，Ni 1.0-1.5%，Sc 0.5-0.7%，Zn 1.2-1.5%，W 1.5-1.8%，Eu0.2-0.8%，余量為Al。

優(yōu)選的，Zn和W的總量之和不超過3%。

鋁合金的性能一般通過合金化來達到，在合金中添加一些元素從而通過固溶強化異相強化來形成外來晶核細化晶粒。其中，Si主要是提高鋁合金的鑄造性和焊接流動性，減少合金的線收縮率，降低鑄件的開裂傾向。

Mg是Al-Si合金中主要的強化元素，在隨后的時效處理中形成的Mg₂Si析出成為高度彌散的時效強化相，大大提高合金的強度，但延伸性會下降；

Ti對合金起變質(zhì)作用，使得晶粒細化的作用，但是量過多的時候會使晶粒變粗；

Cr能夠細化晶粒，阻止再結(jié)晶形核和長大過程，起一定的強化作用，改善合金韌性和降低應力腐蝕開裂敏感性；

Sc顯著細化合金的鑄態(tài)晶粒，強烈釘扎組織，抑制再結(jié)晶，改善結(jié)晶的腐蝕性能和焊接性能；

Eu使得合金具有良好的鑄造性能以及良好的電磁屏蔽能力；

W能顯著提高合金的彈性極限、屈服強度以及屈強比，使得合金的高溫強度和持久強度提高。

本發(fā)明還提出了一種汽車車身用鋁合金的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

S101、按比稱取各原料成分備用；

S102、先將稱取好的Al放入高溫熔爐內(nèi)加熱至680-750℃使其完全熔化，隨后將步驟S101中稱取好的其他原料按熔點從高到低順序依次加入高溫熔爐中，加熱至爐內(nèi)各原料成分完全熔化，并精煉除去熔體內(nèi)的雜渣和氣體；

S103、將熔體澆注到深井鑄造模具中，冷卻鑄造成圓鑄棒。

優(yōu)選的，設定步驟S102在密封空間中進行。

本發(fā)明同時提供了汽車車身用鋁合金在具有防撞梁結(jié)構(gòu)的汽車車身的應用。

所述汽車車身包括汽車車身主體1，所述汽車車身主體1由所述汽車車身用鋁合金材料制成，其特征在于：所述汽車車身本體1上表面中心位置處設有緩沖機構(gòu)20，所述緩沖機構(gòu)20包括緩沖外殼2，所述緩沖外殼2固定連接在汽車車身本體1上表面，緩沖外殼2的橫截面為弧形，所述緩沖外殼2內(nèi)側(cè)設有多個恢復彈簧3，所述恢復彈簧3的一端固定在汽車車身本體1上表面上、另一端連接有擠壓板4，所述汽車車身本體1上表面左右兩端均設有安裝板一5，所述安裝板一5上設有減震機構(gòu)21，所述減震機構(gòu)21包括連接件6和擋板7，所述擋板7是由多個中空的凸起8組成的，所述連接件6連接在安裝板一5上，所述連接件6和擋板7之間連接有多組三角形支架9。

優(yōu)選的，所述汽車車身本體1下表面左右兩端均設有吸能盒10，所述吸能盒10下表面連接有安裝板二11，所述安裝板二11下表面四角處均開有安裝孔12，所述安裝板二11下表面中心位置處設有定位塊13，所述定位塊13下表面上設有減震墊14；所述安裝板一5四角處均設有螺紋孔一15，所述安裝板一5與汽車車身本體1通過螺紋孔一15和插裝在螺紋孔一15內(nèi)的螺栓一16連接。

優(yōu)選的，所述吸能盒10的盒體四角處均設有螺紋孔二17，所述吸能盒10與汽車車身本體1通過螺紋孔二17和插裝在螺紋孔二17內(nèi)的螺栓二18相連接。

優(yōu)選的，所述連接件6為鋼板制成的實心體，所述擠壓板4的形狀為弧面形，所述吸能盒10是泡沫金屬類材料制成的盒體，所述吸能盒10內(nèi)開有多個空腔19。

本發(fā)明的有益效果為：（1）解決了傳統(tǒng)汽車車身本體鋁合金表面腐蝕現(xiàn)象嚴重的問題，所有原材料的參數(shù)都經(jīng)過嚴格控制，防止鋁合金產(chǎn)生偏析和游離，防止硬極點蝕過多；（2）鋁合金耐熱性好，有利于提高鋁合金在高溫環(huán)境下的使用壽命；（3）鋁合金的硬度高，使得材料不易凹陷、損壞；（4）采用緩沖機構(gòu)、減震機構(gòu)與吸能盒相互結(jié)合，解決了上述背景技術中所提出的的問題，緩沖機構(gòu)與減震機構(gòu)能夠應對輕微碰撞情況，并能夠進行自動恢復，大大節(jié)省了維修費用，減震機構(gòu)與吸能盒應對較嚴重的碰撞情況，極大地豐富了防撞梁的吸能和緩沖效果，進一步降低了汽車受損害的程度，達到保護汽車和車內(nèi)人員的安全，同時通過螺栓連接的方式更加方便了其拆卸作業(yè)，緩沖恢復能力好，吸收碰撞能力強，安全性高，實用性強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例1中具有防撞梁結(jié)構(gòu)的汽車車身中汽車車身本體的制造流程示意圖；

圖2是實施例1中汽車車身本體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例1中汽車車身本體結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖4是實施例1中安裝板一與汽車車身本體連接處局部放大圖；

圖5是實施例1中減震機構(gòu)示意圖；

圖6是實施例1中安裝板二的仰視圖；

圖中，1-汽車車身本體；2-緩沖外殼；3-恢復彈簧；4-擠壓板；5-安裝板一；6-連接件；7-擋板；8-凸起；9-三角形支架；10-吸能盒；11-安裝板二；12-安裝孔；13-定位塊；14-減震墊；15-螺紋孔一；16-螺栓一；17-螺紋孔二；18-螺栓二；19-空腔；20-緩沖機構(gòu)；21-減震機構(gòu)。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例1：

汽車車身本體的原材料采用以下質(zhì)量百分比含量的成分：Cu 1.2%，Mg 0.5%，Cr 0.5%，Si 1.8%，C 0.5%，Ti 0.3%，Be 0.1%，Ni 1.0%，Sc 0.5%，Zn 1.5%，W 1.5%，Eu0.2%，余量為Al。本實施例中，汽車車身本體的制備方法包括以下步驟：先按上述質(zhì)量百分比稱取各原料成分備用；再先將稱取好的Al放入高溫熔爐內(nèi)加熱至700℃使其完全熔化，隨后稱取好的原料按熔點高低順序依次加入高溫熔爐中，加熱至爐內(nèi)各原料成分完全熔化，高溫熔爐為密封狀態(tài)，并精煉除去熔體內(nèi)的雜渣和氣體；再將熔體澆注到深井鑄造模具中，冷卻鑄造成圓鑄棒；再采用擠壓機對加熱好的圓鑄棒從汽車車身本體模具中擠出成型，得到汽車車身本體鋁合金型材；再將擠壓好的鋁合金型材通過陽極氧化進行表面處理。

實施例2：

汽車車身本體的原材料采用以下質(zhì)量百分比含量的成分：Cu 1.8%，Mg 0.9%，Cr0.5%，Si 2.0%，C 1%，Ti 0.3%，Be 0.1%，Ni 1.2%，Sc 0.7%，Zn 1.2%，W 1.6%，Eu0.5%，余量為Al。本實施例中，汽車車身本體的制備方法包括以下步驟：先按上述質(zhì)量百分比稱取各原料成分備用；再先將稱取好的Al放入高溫熔爐內(nèi)加熱至750℃使其完全熔化，隨后稱取好的原料按熔點高低順序依次加入高溫熔爐中，加熱至爐內(nèi)各原料成分完全熔化，高溫熔爐為密封狀態(tài)，并精煉除去熔體內(nèi)的雜渣和氣體；再將熔體澆注到深井鑄造模具中，冷卻鑄造成圓鑄棒；再采用擠壓機對加熱好的圓鑄棒從汽車車身本體模具中擠出成型，得到汽車車身本體鋁合金型材；再將擠壓好的鋁合金型材通過陽極氧化進行表面處理。

實施例3：

汽車車身本體的原材料采用以下質(zhì)量百分比含量的成分：Cu 1.8%，Mg 0.3%，Cr 0.5%，Si 1.8%，C 0.8%，Ti 0.4%，Be 0.2%，Ni 1.4%，Sc 0.6%，Zn 1.4%，W 1.5%，Eu 0.4%，余量為Al。本實施例中，汽車車身本體的制備方法包括以下步驟：先按上述質(zhì)量百分比稱取各原料成分備用；再先將稱取好的Al放入高溫熔爐內(nèi)加熱至680℃使其完全熔化，隨后稱取好的原料按熔點高低順序依次加入高溫熔爐中，加熱至爐內(nèi)各原料成分完全熔化，高溫熔爐為密封狀態(tài)，并精煉除去熔體內(nèi)的雜渣和氣體；再將熔體澆注到深井鑄造模具中，冷卻鑄造成圓鑄棒；再采用擠壓機對加熱好的圓鑄棒從汽車車身本體模具中擠出成型，得到汽車車身本體鋁合金型材；再將擠壓好的鋁合金型材通過陽極氧化進行表面處理。

實施例4：

汽車車身本體的原材料采用以下質(zhì)量百分比含量的成分：Cu 1.5%，Mg 0.7%，Cr 0.4%，Si 1.9%，C 0.6%，Ti 0.35%，Be 0.15%，Ni 1.4%，Sc 0.6%，Zn 1.3%，W 1.55%，Eu 0.3%，余量為Al。本實施例中，汽車車身本體的制備方法包括以下步驟：先按上述質(zhì)量百分比稱取各原料成分備用；再先將稱取好的Al放入高溫熔爐內(nèi)加熱至720℃使其完全熔化，隨后稱取好的原料按熔點高低順序依次加入高溫熔爐中，加熱至爐內(nèi)各原料成分完全熔化，高溫熔爐為密封狀態(tài)，并精煉除去熔體內(nèi)的雜渣和氣體；再將熔體澆注到深井鑄造模具中，冷卻鑄造成圓鑄棒；再采用擠壓機對加熱好的圓鑄棒從汽車車身本體模具中擠出成型，得到汽車車身本體鋁合金型材；再將擠壓好的鋁合金型材通過陽極氧化進行表面處理。

上述幾個實施例制備出來的鋁合金經(jīng)過180℃下20min的時效處理后，機械性能為（見表1）：

表1：上述幾個實施例的鋁合金機械性能

。

本申請為了消除合金沒有充分固溶產(chǎn)生偏析和游離的現(xiàn)象，從而使得局部金屬析出，產(chǎn)品表面有腐蝕點、掛灰和色差的現(xiàn)象。由于合金中所加入的元素不同，其合金的性能也會不同，比如Cu和Mg能提高合金的強度和硬度，但Cu和Mg的加入會影響合金的延伸率，進一步地，Sc能顯著細化合金的鑄態(tài)晶體，Eu使得合金具有良好的鑄造性能和良好的電磁屏蔽能力，W能顯著提高合金的彈性極限、屈服強度和屈強比。

對比實施例1：

某鋁合金制備廠采用以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備鋁合金：Cu占2.9%；Si占1.0%；Ni占0.3%；Ti占2.0%；Mo占1.1%；Mn占1.8%；Zr占0.8%；V占0.7%；其中還包括Al和C，該制備工藝生產(chǎn)的鋁合金沖壓成的汽車殼體，成型容易，但發(fā)生輕微摩擦或碰撞，容易產(chǎn)生表面金屬游離，從而出現(xiàn)痕跡或凹點。而采用本申請所述配方制備的鋁合金，當發(fā)生碰撞時，本申請的鋁合金屈強比高，金屬離子游離度低，不容易出現(xiàn)碰撞痕跡和凹點的情況。

對比實施例2：

某鋁合金廠采用制備汽車車身本體用鋁合金，該鋁合金的質(zhì)量份數(shù)成分如下：Cu占5 .6%，Mn占1 .2%，Cr占1 .5%，Si占0.3%，Ti占0.8%，Be占0 .2%，余量為Al和C，該鋁合金廠制備的鋁合金雖然具有一定的強度和硬度，但其鋁合金的耐熱和耐腐蝕性太弱，容易被弱酸或其他帶微腐蝕性的液體腐蝕，耐熱時長低，不適合長期暴露在太陽下。本申請制備的鋁合金，做成汽車車身本體后不僅具有一定的耐熱性能，且強度和硬度依然比較高。

本發(fā)明通過合金配方的協(xié)調(diào)，使得元素間的電化序能很好的匹配，避免電化序全為正或電化序全為負的弊端，造成電化學腐蝕。本發(fā)明不僅能提高合金的硬度和強度，同時還能提高合金的耐熱和耐高溫時長，有利于增加汽車車身本體長期處于高溫環(huán)境下的壽命，本合金的使用大幅提高了汽車行業(yè)內(nèi)的汽車合金使用價值。

如圖2-6所示，一種具有防撞梁結(jié)構(gòu)的汽車車身本體，包括汽車車身本體1，汽車車身本體1由實施例1－4中任一個制備而成，所述汽車車身本體1上表面中心位置處設有緩沖機構(gòu)20，所述緩沖機構(gòu)20包括緩沖外殼2、恢復彈簧3和擠壓板4，所述緩沖外殼2固定連接在汽車車身本體1上表面，所述緩沖外殼2內(nèi)側(cè)均勻設有多個恢復彈簧3，所述恢復彈簧3的一端固定在汽車車身本體1上表面上、另一端連接有擠壓板4，所述汽車車身本體1上表面左右兩端均設有安裝板一5，所述安裝板一5以上設有減震機構(gòu)21，所述減震機構(gòu)21包括連接件6和擋板7，所述擋板7是由多個中空的凸起8組成的，所述連接件6連接在安裝板一5上，所述連接件6和擋板7之間連接有多組三角形支架9，所述汽車車身本體1下表面左右兩端均設有吸能盒10；所述吸能盒10下表面連接有安裝板二11，所述安裝板二11下表面四角處均開有安裝孔12，所述安裝板二11下表面中心位置處設有定位塊13，所述定位塊13下表面上設有減震墊14；所述安裝板一5四角處均設有螺紋孔一15，所述安裝板一5與汽車車身本體1通過螺紋孔一15和插裝在螺紋孔一15內(nèi)的螺栓一16連接；所述吸能盒10的盒體四角處均設有螺紋孔二17，所述吸能盒10與汽車車身本體1通過螺紋孔二17和插裝在螺紋孔二17內(nèi)的螺栓二18相連接；所述連接件6為鋼板制成的實心體；所述擠壓板4的形狀為弧面形且弧形面彎向緩沖外殼2內(nèi)側(cè)；所述吸能盒10是泡沫金屬類吸能材料制成的盒體；所述吸能盒10內(nèi)開有多個空腔19；所述緩沖外殼2的橫截面為弧形。

具體使用時：首先通過螺紋孔一15與螺栓一16將安裝板一5安裝到汽車車身本體1上，然后通過螺紋孔二17和螺栓二18將吸能盒10安裝到汽車車身本體1，再通過安裝孔12將實施例1的結(jié)構(gòu)安裝汽車上，此過程中，定位塊13具有定位的作用，使得安裝更精準，同時其下表面的減震墊14起到了很好的減震作用。當發(fā)生輕微碰撞時，緩沖外殼2變形，具有一定的緩沖效果，且由于其內(nèi)設有恢復彈簧3，其緩沖效果更好，碰撞之后，由于恢復彈簧3的彈簧力會使得擠壓板4對緩沖外殼2進行向外擠壓，從而使得變形的緩沖外殼2恢復；當發(fā)生嚴重碰撞時，首先緩沖機構(gòu)20進行緩沖，之后減震機構(gòu)21進行第一次減小撞擊力，由于擋板7是由多個中空的凸起8組成的，所以擋板7在變形過程中會減小一部分力的作用，之后多組三角形支架9變形分解一部分力，最后吸能盒10進行第二次吸收撞擊力，從而極大地豐富了防撞梁的吸能和緩沖效果，進一步降低了汽車受損害的程度，達到保護汽車和車內(nèi)人員的安全。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。