5系鋁合金板在汽車中的應用 發布日期：2020/12/10 14:59:34

在工信部提出的宜大力發展的高性能汽車用鋁合金薄板中有兩種5XXX系合金：5754、5182-RSS。除了這兩個合金外，得到應用的還有5022、5023、5454、5154、5083等合金。

　　Mg在鋁中的溶解度僅次于鋅而居第二位，在450℃時的極限溶解度為17.4%，室溫只有1%。在理論上Al-Mg合金應該有強烈的時效硬化效應，但因β相的沿晶沉淀傾向和彌散度的限制，無法利用這種效應，多以退火O狀態或冷作硬化狀態H使用。

 

鋁板13.jpg

　　Al-Mg合金過飽和固溶體α'的沉淀過程：

　　α'→GP區→β'→β（Al8Mg5） 　　Mg原子直徑(0.320nm)遠比Al（0.286nm）的大，淬火后GP區雖在幾秒鐘內即能形成，但尺寸小（1.0nm~1.5nm），周圍有密集的空位云，與母相幾乎不發生共格應變，故Mg含量≤（5%~7%）的合金無明顯的時效硬化效應。Mg≤8%的合金，室溫時效幾年后，GP區可以長大到10nm，雖有較大的強化效應，但出現強烈的沿晶斷裂特點，塑性急劇降低到只有約1.5%，無實用價值。

　　向Al-Mg合金加Mn或Cr，主要是為了改善抗蝕性和可焊性，但固溶那部分還有一定的強化作用。Ti和V是晶粒細化劑，也有提高強度和可焊性的作用。Be能防止熔鑄和焊接時的氧化傾向，特別是高鎂合金尤為需要。微量Sb或Bi主要為了防止高Mg合金的“鈉脆”現象。Cu、Zn、Fe、Si是雜質，應嚴加限制，但Si能改善可焊性，故5A03鋁合金板含0.50%Si~0.80%Si。

　　由于Al-Mg合金只有輕微的時效硬化效果和強烈的沿晶沉淀傾向，只能在退火（300℃~380℃）或冷作硬化狀態下工作，但它們鋁合金板的優秀抗腐蝕性能只有β相沿晶內晶界均勻分布的情況下才能顯示出來，并且分布形態還受Mg含量的強烈影響。一系列的研究結果表明，Mg含量≤3%的合金穩定性極高，無論是退火或冷作硬化狀態，在室溫或敏化處理溫度（67℃~177℃）長時間加熱，均不形成沿晶β相網膜，對應力腐蝕開裂（SCC）和剝落腐蝕也不敏感，但Mg含量>3.5%后，特別是經過冷作硬化，隨Mg含量的升高（≥5%Mg），對SCC的敏感性也強烈升高，甚至在室溫長時間存放（20a~30a），也能沿晶界形成連續的β相網膜。因為高Mg含量（≥6%~7%）合金即使在315℃~330℃充分退火，α固溶體也不能完全分解，仍處于過飽和狀態，故組織很不穩定。

　　解決高鎂合金組織性能穩定性的途徑有二：一是退火后進行大的冷變形（ε=30%~50%），增加位錯密度或β相形核點，并在200℃以上沉淀處理，促進固溶體徹底分解和β相均勻分解；另一辦法是降低鎂含量≤3%，并添加適量可以提高強度和再結晶溫度的Mn和Cr，也能避免β相沿晶沉淀，得到與高鎂含量相當的強度，美國的5454合金（2.7%Mg、0.7%Mn、0.12%Cr）即可得到與Al-4Mg合金相同的強度，而無SCC和EFC敏感性，但此法無法使Al-Mg合金的強度有很大提高。