本發(fā)明涉及一種汽車輕量化合金材料，還涉及汽車輕量化合金材料的熱成形加工工藝，屬于整車輕量化技術領域。
背景技術：
汽車的輕量化，是指在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備重量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，汽車重量降低一半，燃料消耗也會降低將近一半。汽車重量每減輕10％，燃油效率可提高5％～7％；汽車整備重量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3～0.6升；尾氣排放可降低8～11克。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。
目前國內科研機構、自主品牌也緊隨其步，積極開展新材料、新工藝的研究及應用。但是基本上都停留在研究階段，真正像那些豪車品牌將大規(guī)模的輕量化材料應用于量產(chǎn)車型上的幾乎沒有，原因主要有缺點一成本是最大的顧慮，鋼材0.8～1$/kg、鋁材2.4～2.6$/kg、樹脂5～15$/kg、碳纖維20～30$/kg。輕量化材料成本高制約了其在量產(chǎn)車型上的大規(guī)模應用，汽車廣大的市場在普通民眾中，價格一高，民眾接受不了，怎么能形成競爭優(yōu)勢，怎么能打開市場，也就只能停留在研究階段。缺點二技術不成熟，目前輕量化材料的關鍵技術還是掌握在少數(shù)發(fā)達國家手中，例如鋁合金的液壓成形、碳纖維的鋪層技術等。國內主機廠缺乏專業(yè)的新材料工程師，對新材料的性能、設計、加工及回收等參數(shù)處于朦朧狀態(tài)。目前國內合資廠主要還是直接從國外進口輕量化材料及整套生產(chǎn)設備和技術。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對如今國內輕量化技術存在的缺陷，涉及一種汽車輕量化合金材料，并公開了材料的熱成形工藝。
本發(fā)明的技術方案是：
本發(fā)明涉及的一種車身輕量化合金材料，其為平面板狀結構，包括主要成分和微量成分，主要成分重量份為：Mg為10.3～21.4份，Ti為17.6～33.2份，Al為45.3～57.6份；微量成分重量份為：Zn：1.50～3.00份，Mn：0.08～0.15份，Cr：0.05～0.15份，Cu：0.15～0.35份，Si：0.28～0.45份，F(xiàn)e：≤0.10份。
優(yōu)選地，所述的Mg的重量為10.3～17.2份，Ti的重量為23.3～33.2份，Al的重量為46.9～54.2份。
優(yōu)選地，所述的Mg的重量為10.3～15.1份，Ti的重量為27.6～33.2份，Al的重量為49.0～54.2份。
優(yōu)選地，所述的Mg的重量為10.3份，Ti的重量為33.2份，Al的重量為54.2份。
本發(fā)明還公開了上述車身輕量化合金材料熱成形加工工藝，其包括以下步驟：
(1)先將車身輕量化合金材料送入加熱裝置內加熱使之奧氏體化，并將模具加熱到相同的溫度；
(2)然后將奧氏體化的車身輕量化合金材料送入內部帶有冷卻系統(tǒng)的熱成形模具上進行熱沖壓成形或熱吹成形；
(3)在成形同時由模具表面將成形后的車身輕量化合金材料冷卻、淬火，使之發(fā)生相變，將奧氏體轉變成馬氏體。
優(yōu)選地，所述熱沖壓變形開始的溫度為250～350℃，熱沖壓變形結束時的溫度大于350℃。
優(yōu)選地，所述熱吹成形時的溫度為480～500℃。
優(yōu)選地，所述的冷卻速度為65～85℃/s。
優(yōu)選地，所述的成形后的車身輕量化合金材料冷卻后還進行了烤漆處理。
本發(fā)明與現(xiàn)有汽車車架、車門框架、引擎蓋板等所用的材料相比，其有益效果體現(xiàn)在：采用本發(fā)明涉及的汽車輕量化合金材料制成的汽車重量輕，能減少行車過程中的耗油量及尾氣排放量，在燃油資源逐漸短缺及環(huán)保意識逐漸加強的社會，本發(fā)明涉及的汽車輕量化合金材料將為汽車發(fā)展帶來極大的促進作用。
具體實施方式
下面結合具體實施例，詳細描述本發(fā)明的內容。
實施例一：
本實施例中的汽車輕量化合金材料的主要成分為鋁、鎂和鈦，其重量比為Mg的重量為：16.3份；Ti的重量為25.6份，鋁的重量為51.6份，其余組分及重量比為Zn：1.7份，Mn：0.10份，Cr：0.05份，Cu：0.20份，Si：0.30份，F(xiàn)e：0.10份。其生產(chǎn)時首先將上述材料按照比例加入火焰爐進行熔煉，用氬氣噴入普通精煉劑，精煉10～20min后再靜置10～20min，采用半連續(xù)直接水冷鑄造，然后通過鑄錠進行均勻化，保溫12小時，出爐后自然冷卻形成板狀的汽車輕量化合金材料胚料板。
形成上述輕量化材料胚料板后進行以下步驟進行熱成形加工，使胚料變形形成預計的形狀：(1)首先將車身輕量化合金材料送入加熱裝置內加熱至280℃，使之奧氏體化，同時將模具加熱到相同的溫度；(2)然后將采用機械手將奧氏體化的車身輕量化合金材料送入內部帶有冷卻系統(tǒng)的熱成形模具上進行熱沖壓成形，沖壓過程中繼續(xù)升溫至350℃，并保持該溫度直至沖壓成形；(3)成形后由模具表面將車身輕量化合金材料冷卻、淬火，使之發(fā)生相變，將奧氏體轉變成馬氏體；(4)最終向變成馬氏體的車身輕量化合金材料進行烤漆處理。
本實施例的汽車輕量化合金材料密度約為3.0*103kg/m3，較傳統(tǒng)高強度結構鋼減重61％以上。室溫拉伸強度在1200Mpa左右，與高強度結構鋼強度相當，遠遠高于普通鋁合金強度。
實施例二：
本實施例中的汽車輕量化合金材料的主要成分為鋁、鎂和鈦，其重量比為Mg的重量為：13.6份；Ti的重量為29.1份，鋁的重量為54.6份，其余組分及重量比為Zn：1.60份，Mn：0.13份，Cr：0.05份，Cu：0.35份，Si：0.38份，F(xiàn)e：0.05份。其生產(chǎn)時首先將上述材料按照比例加入火焰爐進行熔煉，用氬氣噴入普通精煉劑，精煉10～20min后再靜置10～20min，采用半連續(xù)直接水冷鑄造，然后通過鑄錠進行均勻化，保溫12小時，出爐后自然冷卻形成板狀的汽車輕量化合金材料胚料板。
形成上述輕量化材料胚料板后進行以下步驟進行熱成形加工，使胚料變形形成預計的形狀：(1)首先將車身輕量化合金材料送入加熱裝置內加熱至500℃，使之奧氏體化，同時將模具加熱到相同的溫度；(2)然后將采用機械手將奧氏體化的車身輕量化合金材料送入內部帶有冷卻系統(tǒng)的熱成形模具上進行熱吹成形，兩半模具之間夾胚料板以產(chǎn)生氣密密封，然后將氣壓施加到胚料板的一側以將其吹到對面的模具腔中以成型希望的形狀；(3)成形后由模具表面將車身輕量化合金材料冷卻、淬火，使之發(fā)生相變，將奧氏體轉變成馬氏體；(4)最終向變成馬氏體的車身輕量化合金材料進行烤漆處理。
本實施例的汽車輕量化合金材料密度約為3.1*103kg/m3，較傳統(tǒng)高強度結構鋼減重60％以上。室溫拉伸強度在1250Mpa左右，與高強度結構鋼強度相當，遠遠高于普通鋁合金強度。
實施例三：
本實施例中的汽車輕量化合金材料的主要成分為鋁、鎂和鈦，其重量比為Mg的重量為：10.3份；Ti的重量為33.2份，鋁的重量為54.2份，其余組分及重量比為Zn：1.50份，Mn：0.08份，Cr：0.10份，Cu：0.20份，Si：0.28份，F(xiàn)e：0.05份。其生產(chǎn)時首先將上述材料按照比例加入火焰爐進行熔煉，用氬氣噴入普通精煉劑，精煉10～20min后再靜置10～20min，采用半連續(xù)直接水冷鑄造，然后通過鑄錠進行均勻化，保溫12小時，出爐后自然冷卻形成板狀的汽車輕量化合金材料胚料板。
形成上述輕量化材料胚料板后進行以下步驟進行熱成形加工，使胚料變形形成預計的形狀：(1)首先將車身輕量化合金材料送入加熱裝置內加熱至320℃，使之奧氏體化，同時將模具加熱到相同的溫度；(2)然后將采用機械手將奧氏體化的車身輕量化合金材料送入內部帶有冷卻系統(tǒng)的熱成形模具上進行熱沖壓成形，沖壓過程中繼續(xù)升溫至350℃，并保持該溫度直至沖壓成形；(3)成形后由模具表面將車身輕量化合金材料冷卻、淬火，使之發(fā)生相變，將奧氏體轉變成馬氏體；(4)最終向變成馬氏體的車身輕量化合金材料進行烤漆處理。
本實施例的汽車輕量化合金材料密度約為3.2*103kg/m3，較傳統(tǒng)高強度結構鋼減重60％以上。室溫拉伸強度在1250Mpa左右，與高強度結構鋼強度相當，遠遠高于普通鋁合金強度。
以上對本發(fā)明的若干實施例進行詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。