CN103305727A - 汽车的发动机罩内面板用铝合金板 - Google Patents

Abstract

提供一种行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越，还可以兼备作为汽车的发动机罩内面板的其他的要求特性的6000系铝合金板。作为特定的6000系铝合金板的烘烤后的特性，0.2％屈服强度为80～160MPa，且由FEM解析给出的头部伤害值(HIC值)为1000mm/s²以下，由此行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越，也可以兼备作为汽车的发动机罩内面板的其他的要求特性。

Description

汽车的发动机罩内面板用铝合金板

技术领域

本发明涉及一种汽车的发动机罩内面板用Al-Mg-Si系铝合金板。

本发明所称的铝合金板是在冷轧后进行热处理(调质处理)的板，即是在通过冲压成形制成汽车的发动机罩内面板之前的铝合金板。进而，在以下的记载中，也将铝称为Al。

背景技术

近年，汽车事故中的行人保护得到法规化，行人保护性能也作为汽车用发动机罩(也称为bonnet)的评估等级的指标。另一方面，汽车由于发动机的高输出化，发动机大型化，并且由于多功能化，发动机室内的零件也增加，因此，行人保护所需的发动机罩下的空间也变小。因此，为了兼顾优选的轻便的设计和行人保护性能，能够以小空间高效吸收冲撞能量的汽车用发动机罩的开发变得重要。

为了提高行人的头部冲撞到汽车用发动机罩上时的能量吸收性能，提高行人保护性能，大多进行尤其与内面板的形状相关的研究(例如参照专利文献1)。

另外，还进行了通过在内面板上局部设置低强度区域而使其容易变形，提高能量吸收性能，提高行人保护性能的研究(例如参照专利文献2)。

另一方面，从保护地球环境等考虑出发，为了使汽车车身轻量化，作为该汽车面板，也作为发动机罩的面板材料，取代钢板等钢铁材料，成形性、烧结涂装硬化性优越的更轻量的铝合金材料的应用正在增加。

对于该汽车发动机罩面板的外面板(外板)、内面板(内板)，作为薄壁且高强度铝合金板，一直以来研究使用Al-Mg-Si系的AA或JIS 6000系(以下，也仅称为6000系)铝合金板(冷轧板)。该6000系铝合金板必须含有Si、Mg，尤其过剩Si型的6000系铝合金具有所述Si/Mg以质量比算为1以上的组成，具有优越的时效硬化能。因此，通过冲压成形后的面板的涂装烧结处理等较低温的人工时效(硬化)处理时的加热而时效硬化，屈服强度提高，具有可确保作为汽车面板的必要的强度的烧结涂装硬化性(以下，烘烤硬化(Bake Hard)性＝BH性，也称为烧结硬化性)。

另外，6000系铝合金板与Mg量等合金量多的其他的5000系铝合金等相比，合金元素量较少。因此，在将所述6000系铝合金板的碎料作为铝合金熔解材(熔解原料)再利用时，容易得到本来的6000系铝合金铸块，循环利用性也优越。

但是，目前为止，仍然没有提出使作为这样的汽车发动机罩面板的坯料的6000系铝合金板自身具有行人的头部冲撞时的能量吸收性能的方案。如果能够提高该6000系铝合金板自身的能量吸收性能，则在与所述内面板的形状、构造的研究相乘效果作用下，能够通过汽车用发动机罩的行人头部冲撞时的能量吸收性能，使行人保护性能提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-24185号公报

专利文献2：日本特表2010-515619公报

作为发动机罩面板等的汽车面板用而具有优越的特性的6000系铝合金板，众所周知，目前为止，历史上大多提出的方案是从材料的组成、组织的方面提出的。

只是，能够称得上与所述发动机罩面板等汽车面板用的6000系铝合金板的现有技术共通的是，以作为汽车面板用而必要的所述BH性优越为目的进行开发。这是为了，6000系铝合金板作为坯料，包括弯曲加工在内在进行冲压成形时，抑制板制造后的室温时效硬化，保持低屈服强度(低强度)的特性，确保其成形性。而且，其成形后组装到汽车车身上，通过在涂装烧结处理时的较低温的人工时效(硬化)处理时的加热而时效硬化，一并具有成为高屈服强度的BH特性。

但是，通过这样的较低温的涂装烧结处理时的加热而成为高屈服强度，强度过高，行人的头部冲撞时的反作用力变大，给头部造成损伤，存在头部冲撞引起的冲击(能量)的吸收性能也不变大的问题。其结果是，在由6000系铝合金构成的汽车发动机罩内面板自身中，无法满足规格化的头部伤害值(HIC值)。

只是，仅仅使屈服强度下降还存在如下问题：也不满足该头部伤害值，也无法兼备作为汽车的发动机罩内面板的其他的要求特性即处理性、成形性等。

发明内容

鉴于这样的问题，本发明的目的在于，提供一种行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越，还可以兼备作为汽车的发动机罩内面板的其他的要求特性的6000系铝合金板以及使用该铝合金板的汽车发动机罩。

为达成该目的，本发明的汽车发动机罩内面板用铝合金板的要旨是：其是以质量％计算，含有Si：0.4～1.5％、Mg：0.2～1.0％，余量为Al以及不可避免杂质的Al-Mg-Si系铝合金板，

作为赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的该铝合金板的特性，0.2％屈服强度为80～160MPa，且作为成形后的汽车发动机罩内面板，按照任意时间内的平均加速度的2.5次幂与发生时间的乘积的最大值的关系式，由FEM解析得出的头部伤害值(HIC值)为1000mm/s²以下。

所谓本发明所称的所述铝合金板是指：对所述组成的铝合金铸块分别实施均质化热处理、热轧、冷轧而制成冷轧板，对该冷轧板实施后述的热处理、冷加工而调质的铝合金板。而且，是指通过冲压成形制成汽车的发动机罩内面板之前(当然，汽车车身的涂装烧结处理前＝人工时效硬化处理前)的铝合金板。

发明效果

在本发明中，作为汽车发动机罩内面板用的铝合金板，不是目前使用的公知的汽车车身的涂装烧结处理后(BH后)的强度高的Al-Mg-Si系铝合金板，而使用该BH后的强度(0.2％屈服强度)低的Al-Mg-Si系铝合金板。

由此，可使汽车发动机罩内面板的坯料即Al-Mg-Si系铝合金板具有头部伤害值(HIC值)为1000mm/s²以下这一特性。其结果是，不管汽车发动机罩内面板的形状如何，或者，通过与汽车发动机罩内面板的行人保护用形状、构造的相乘效果，可优化行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能。

顺便说，虽然仍未详细了解其理由，但仅降低作为机械特性的(作为拉伸试验特性的)所述BH后的强度(0.2％屈服强度)，HIC值不一定成为1000mm/s²以下。这被推测是因为：由于Al-Mg-Si系铝合金板的制造过程或条件的差异等，作为机械特性的(作为拉伸试验特性的)所述BH后的强度(0.2％屈服强度)即使是相同水平，对所述头部伤害值有较大影响的细微组织的状态等也不同，从而所述头部伤害值也不同。

根据本发明，能够提供一种行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越，头部伤害值低，还可以兼备处理性、成形性等作为汽车的发动机罩内面板的其他的特性的铝合金板。由此，可以提供使用该铝合金板的汽车发动机罩。

附图说明

图1是表示本发明的发动机罩内面板的解析构造例的说明图。

图2是表示图1的解析条件的说明图。

图3是表示图1、2的解析结果的说明图。

图4是示意地表示实施例的处理性的评价试验的形态的说明图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式，对每个要件进行具体说明。

汽车发动机罩内面板：

Al-Mg-Si系(以下，主是指6000系)铝合金制汽车发动机罩内面板的形状、构造自身采用通常的通用的技术。例如，有代表性地说，作为后述的图1中例示的梁型面板，可以是局部地对面板进行修剪(除去)而轻量化、由在车身长度方向或车身宽度方向上延伸的多条梁构成的内面板。另外，也可以是剖面帽子状的内面板，即，其具有：面向外面板的内壁、在该内壁的外周侧向所述外面板侧弯曲的纵壁、及遍及该纵壁周围而与所述外面板相对而延伸的凸缘。进而，也可以呈最近提出的波形筋(ビ一ド)等用于保护行人而改良的形状、构造。

本发明所规定的坯料6000系铝合金板通过包括弯曲加工或修剪等在内的通常的冲压成形，被成形为汽车发动机罩内面板。而且，该内面板通过进行将相对的外面板的周缘部折回，并经粘结树脂层将内面板的凸缘周缘部夹入的折边加工而被一体化，制成汽车发动机罩面板。

汽车发动机罩内面板的必要特性：

行人保护用的汽车发动机罩内面板的必要特性是头部伤害值(HIC值)为1000mm/s²以下。众所周知，一般地说汽车用发动机罩内面板的行人保护性能是由该头部伤害值(HIC值)评价的，该HIC值是通过后述的FEM解析，按照下式(1)，以任意时间内的平均加速度的2.5次幂与发生时间的乘积的最大值给出的。该HIC值越小，行人保护性能越优越。

【式1】

$\mathrm{HIC}=(t2-t1){\left[1/(t2-t1)\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{adt}\right]}_{\max }^{2.5}...\left(1\right)$

在此，a是头部重心的3轴合成加速度(单位为G)，t1、t2是0＜t1＜t2的时间t、即HIC值为最大的时间，计算时间(t2-t1)被定为15msec以下。

为了使这样的汽车发动机罩内面板的HIC值为1000以下，需要使该6000系铝合金制内面板的0.2％屈服强度为80～160MPa。当然，内面板的形状要因等也对该HIC值有较大影响。只是在本发明中，以采用所述的通用的汽车发动机罩内面板形状为前提，也包括这样的通用的形状、尤其形成行人保护形状的汽车发动机罩内面板形状或外面板形状在内，目的是通过与这些形状的相乘效果使汽车发动机罩内面板的行人保护性能提高。

在通常的汽车发动机罩内面板的0.2％屈服强度为超过160MPa的高屈服强度时，行人的头部冲撞时的反作用力显著变大。因此，即使是形成所述通用的汽车发动机罩内面板形状、尤其形成行人保护形状的汽车发动机罩内面板，不管冲撞条件、汽车发动机罩内面板形状如何，也对头部带来损伤，头部冲撞的冲击能量的吸收性能也不变大。其结果是，即使是形成所述的行人保护形状的汽车发动机罩内面板形状，虽然也取决于冲撞条件，但无法使HIC值为1000mm/s²以下。

HIC值的解析：

接着，作为再现性好、且与实际的发动机罩内面板的HIC值十分相关的内容，以下说明通过FEM解析，按照所述式(1)求出以该汽车用发动机罩内面板为代表的HIC值的方法。

顺便说，所谓FEM解析，众所周知，是有限要素法(Finite ElementMethod)的通称，是数值上得到微分方程式的近似解的通用解析方法。更具体地说，将定义微分方程式的区域分割为小区域(要素)，由比较简单且共通的***函数近似各小区域的微分方程式。

图1表示模拟解析的汽车发动机罩的形状、构造与行人的头部冲撞的打击点条件，图2表示解析条件。而且，图3表示物体冲撞到解析的汽车用发动机罩上的情况下的打击物(impacter)的行程(mm)和打击物的冲撞的加速度(＝HIC值、mm/s²)之间的关系。

图1是汽车用发动机罩的分解立体图，在上侧表示外面板(图中显示外部)的立体图，在下侧表示内面板(图中显示内部)的立体图。图1中的内面板是一种内侧的八处被修剪(除去)而成为空间，由在车身长度方向上有三根延伸、在车身宽度方向上有一根延伸的梁所构成的梁型面板。顺便说，在图1的外面板的设计中，由比较平坦的单一圆角构成而简单化。

在图1的内面板中，由图示的车身前部侧的部件中央部的○记号表示的点是作为解析的前提的、模拟行人头部冲撞的打击点。而且，在该车身前部侧的内面板部件中央部上呈矩形平板状标示的加强部件为撞击加固件(图中显示为撞击部)，在其中央部有打击点。

在对以汽车用发动机罩内面板为代表的HIC值进行解析、评价时，设在该图1所示的、存在于内面板的车身前部侧的撞击加固件(撞击部)上的中央部为打击点。

在该发动机罩内面板的撞击加固件上，虽未图示，但在内面板和外面板之间设置有被称为凹坑加固件的加强部件。在该凹坑加固件正下方即车身前部侧的内面板上，作为兼作锁止机构的发动机罩支承零件，通常不取决于车型而共通地如图1那样存在有所述撞击加固件。

汽车用发动机罩内面板上的该撞击部部位由所述加强构件约束发动机罩内面板(的位置)。因此，与其他的未被约束的内面板部位相比，在行人的头部冲撞时，内面板的材料强度(0.2％屈服强度)对行人保护性能造成的影响特别大。因此，为了对以发动机罩内面板为代表的HIC值进行解析、评价，优选设该撞击加固件上的中央部为打击点来规定。

另外，在图1的内面板的车辆后部侧的部件的左右两侧端部分别呈矩形的平板状标示出两片的，是另外的加强部件即铰接加固件(图中显示为铰接R/F)。

行人保护性能即HIC值是在图2所示的世界基准的条件下，以J-NCAP儿童冲撞条件为对象，在模拟发动机罩前部(所述内面板前部)的行人头部(头部冲撞)的打击点进行评价。该打击物(impacter)的重量为3.5kg，冲撞速度为35km，冲撞角度为65DEG。

冲撞解析使用通用的动态阳解法软件LS-DYNA，在考虑了内面板下的内置物(发动机等)的条件下进行研究。该内面板下的内置物由使外面板表面向打击物的行程方向移动而做成的刚体壁来模拟，设向打击物的行程方向的移动量为70mm。

解析的HIC值的前提条件：

根据所述内面板的形状、打击点的位置、或解析条件的不同，由所述式1解析的HIC值当然也变化。因此，在本发明的HIC值规定中，为了得到解析结果的再现性，以所述图1、2所示的解析条件为前提。即，设成所述图1、2所示的内面板的梁型形状、打击点的位置(由图1的车辆前部侧的部件中央部的○记号表示的点)。重量：3.5kg。冲撞速度：35km。冲撞角度：65DEG。

图3表示解析结果。在该图3中，粗实线是后述的实施例的表2中的比较例25(烘烤(bake)后的0.2％屈服强度为173MPa)，虚线是发明例10(烘烤后的0.2％屈服强度为144MPa)，细实线是发明例1(烘烤后的0.2％屈服强度为109MPa)。即，是在板厚为1mm的由6000系铝合金板构成的所述图1的内面板形状下的解析结果。

在此，图1的汽车发动机罩外面板、所述加强件为与上述内面板的6000系铝合金板相同的组成，其0.2％屈服强度为230MPa。另外，汽车发动机罩外面板的板厚为1mm，撞击加固件、铰接加固件的板厚为2.0m m。

屈服强度与HIC值的关系：

从该图3的解析例可知，在发明例10(烘烤后的0.2％屈服强度145MPa)和比较例25(烘烤后的0.2％屈服强度179MPa)的中间的、本发明所规定的160MPa程度上，可存在能够使头部伤害值(HIC值)降低到1000mm/s²以下的临界。该事实也可得到后述的实施例中的表示烘烤后的0.2％屈服强度和HIC值的关系的图4的支持。

在该图3中，内面板屈服强度越低，越可以降低HIC值，这是因为，从横轴的打击物的行程(mm)和纵轴的冲撞加速度(G)的关系可知，内面板屈服强度越低，由2次冲撞产生的冲撞加速度(二次峰值)越被降低。即，内面板屈服强度越低，内面板冲撞到内面板下的内置物(发动机等刚体)的时刻越晚，因此，由所述2次冲撞产生的冲撞加速度(二次峰值)变得越低。另外，内面板屈服强度越低，越可进一步增大内面板变形的行程。从这些结果可知，内面板屈服强度越低，越可以使HIC值降低到1000以下。

因此，使汽车发动机罩内面板的坯料即6000系铝合金板的、作为汽车发动机罩内面板的0.2％屈服强度为160MPa以下，即，使该铝合金板被赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度为160MPa以下。由于该HIC值最好低，因此更优选设0.2％屈服强度为110MPa以下，设HIC值低到900以下。

该2％预变形赋予后的170℃×20分钟的人工时效硬化处理的条件是通用地模拟汽车发动机罩内面板或汽车车身的制造条件的条件。即，2％的预变形以本发明的6000系铝合金板向汽车发动机罩内面板冲压成形时施加的变形条件为代表。另外，170℃×20分钟的人工时效硬化处理以该冲压成形后(组装于汽车发动机罩面板或车身后)的涂装烧结工序条件为代表。当然，这些实际的条件不同于规定的条件的情况也较多地存在，但只要满足该既定的条件，即便条件多少不同，在实际的汽车发动机罩内面板制造的大多情况下，也可以通用地制造行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越且头部伤害值(HIC值)低的汽车的发动机罩内面板。

但是，作为汽车发动机罩内面板，还必须满足牵拉刚性、耐凹性、弯曲刚性、扭转刚性等一直以来对发动机罩内面板所要求的基本性能。所述牵拉刚性是为了抑制打蜡时或锁止汽车用发动机罩之际压入发动机罩时的弹性变形而必需的。具体的牵拉刚性是由作为汽车发动机罩面板被接合的外面板的扬氏模量与板厚、以及外面板和内面板的接合位置所决定的。另外，所述耐凹性也是为了因飞石等而残留的塑性变形而必需的，其受到所述外面板的屈服强度和板厚影响。进而，所述弯曲刚性是为了抑制由于锁止汽车用发动机罩时的拉入力和缓冲橡胶、减震支架、密封橡胶等的反作用力而产生的汽车用发动机罩周缘部的弹性变形而必需的。具体的弯曲刚性受汽车用发动机罩周缘部的内面板以及加固件的形状(剖面2次力矩)、扬氏模量等影响。另外，所述扭转刚性受汽车用发动机罩周缘部的弯曲刚性和内面板中央部的板厚以及形状影响。

因此，为了满足作为汽车发动机罩内面板的牵拉刚性、耐凹性、弯曲刚性、扭转刚性等基本性能，可以通过所述内面板的强度以外的形状、构造的要素的改良来应对。因此，即使降低所述内面板的强度，也可以满足一直以来对汽车发动机罩内面板所要求的基本性能。另外，为了以汽车发动机罩内面板的轻量化为前提而满足所述基本性能，坯料即6000系铝合金板的板厚、或作为成形的汽车发动机罩内面板的板厚为0.7mm至2mm左右。

另一方面，若汽车发动机罩内面板或坯料6000系铝合金板的屈服强度过低，则在冲压成形时，在搬送坯料铝合金板、投入冲压机等处理时诱发变形。或在将成形后的汽车发动机罩内面板从冲压机取出、搬送等处理时也诱发变形。另外，由于显著产生因与冲压生产线内的冲压模具、传送设备、量器等接触而导致的变形、受伤，所以还有引起作为汽车发动机罩内面板的品质下降的顾虑。另外，内面板的成形高度高(深)等，一般而言形状比平板状的外面板复杂，虽然要求优越的成形性，但若屈服强度过低，则还有冲压成形性下降而无法成形的可能性。

为防止这种情况，设汽车发动机罩内面板的0.2％屈服强度的下限为50MPa以上。为此，该汽车发动机罩内面板的坯料即6000系铝合金板的、作为汽车发动机罩内面板的0.2％屈服强度，即该铝合金板赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度设为80MPa以上。

基于以上的理由，为了使行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越、行人保护性优越、且还满足作为汽车发动机罩内面板的其他的要求特性，设汽车发动机罩内面板的0.2％屈服强度为80～160MPa的范围，优选为80～120MPa的范围。另外，坯料即6000系铝合金板的赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度设为80～160MPa的范围，优选设为80～120MPa的范围。

拉伸强度与屈服强度之差和HIC值之间的关系：

另外，在行人(头部)冲撞时通过汽车发动机罩内面板变形而产生塑性变形。在该塑性变形中，必然伴随铝合金板(内面板)的加工硬化，产生强度变高的强度变化。这样的加工硬化是使汽车发动机罩内面板的行人冲撞时的冲击吸收性能(能量吸收性能)下降的原因。因此，优选对伴随这样的塑性变形的加工硬化进行抑制的目的是为了提高汽车发动机罩内面板的行人冲撞时的冲击吸收性能。因此，优选尽可能减小汽车发动机罩内面板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差。该要因还是仅降低作为拉伸试验特性的所述人工时效硬化处理后的强度(0.2％屈服强度)，HIC值不一定变为1000mm/s²以下的理由。

因此，为了使HIC值为1000mm/s²以下，优选的是，使坯料即所述调质处理后的铝合金板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差为70MPa以下，更优选为50MPa以下。顺便说，该坯料即所述调质处理后的铝合金板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差(值)具有在所述人工时效硬化处理后一般变小的倾向，但认为两者有好的相关性，所以以坯料即所述调质处理后的值进行规定。

需要说明的是，若使坯料即所述调质处理后的铝合金板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差为70MPa以下，更优选为50MPa以下，则冲压成汽车发动机罩内面板的冲压成形性也提高。

汽车发动机罩外面板：

与具有这样的特性的内面板组合的汽车发动机罩外面板是钢板制的，或者是由与内面板相同的铝合金而以更高强度的铝合金板制的。在将钢板用于汽车发动机罩外面板时，为了防止因与铝合金内面板的异材接合而导致的电蚀(腐蚀)，还需要使树脂介于面板间，或使螺栓等接合机构介于与加强件之间等的绝缘对策。另外，若考虑到在汽车发动机罩(面板)的循环利用(再利用)中的挑选或区分的麻烦，相比与钢板的异材彼此的组合，优选与内面板相同的铝合金系，更优选为后述的同样的6000系合金组成。

但是，即使是与内面板相同的6000系铝合金组成，为了满足作为外面板所需的强度、牵拉刚性、耐凹性、弯曲刚性、扭转刚性等基本性能，需要强度高于内面板用的6000系铝合金板，优选其屈服强度为160以上。即，作为汽车发动机罩外面板，具体地说，优选以质量％计算，含有Si：0.4～1.5％、Mg：0.2～1.0％，余量为Al以及不可避免杂质，并且由0.2％屈服强度为160MPa以上的成形的6000系铝合金板构成。若从该组成的坯料6000系铝合金板来说，优选赋予了2％的预变形后又进一步实施170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度为160MPa以上。所述0.2％屈服强度的上限并不特别限定，但由板的制造限界决定，大概是280MPa左右。

这样的汽车发动机罩外面板的形态优选作为汽车发动机罩的行人保护方法。所述汽车发动机罩外面板的板厚为1mm至2mm左右。

加强部件：

作为在汽车发动机罩内面板上装配(安装)的加强件，如所述图1所示，有铰接加固件和撞击加固件，其作为用于使汽车发动机罩内面板具有希望的强度、刚性的加强是必需的。另外，另外还选择性地使用凹坑加固件等，在本发明中，允许在汽车发动机罩或内面板上装配各种通用的加强部件。

只是，该加强部件也基于与所述汽车发动机罩外面板相同的理由，相比与钢板的异材彼此的组合而言，优选与内面板相同的铝合金系，更优选后述的同样的6000系合金组成。

但是，即使是与内面板相同的6000系合金组成，为了满足作为加强部件所必要的强度、刚性等基本性能，也需要强度高于汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板，优选其屈服强度为160以上。即，作为所述加强部件，具体地说，优选以质量％计算，含有Si：0.4～1.5％、Mg：0.2～1.0％，余量为Al以及不可避免杂质，并且由0.2％屈服强度为160MPa以上的成形的6000系铝合金板构成。若从该组成的坯料6000系铝合金板来说，优选赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度为160MPa以上。所述0.2％屈服强度的上限并不特别限定，而由板的制造限界决定，大概为280MPa左右。

这样的加强部件的形态优选作为汽车发动机罩的行人保护方法。所述加强部件的板厚为1mm至4mm左右。

铝合金板的组成：

汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板的化学成分组成是用于使该内面板的特性成为0.2％屈服强度在80～160MPa且HIC值在1000mm/s²以下的前提条件。换言之，是用于使坯料即6000系铝合金板的、赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的0.2％屈服强度为80～160MPa的范围、且HIC值为1000mm/s²以下的前提条件。另外，还是用于使所述调质处理后的铝合金板或汽车发动机罩内面板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差为70MPa以下、更优选为50MPa以下，且成为所述HIC值的前提条件。

因此，汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板的组成是：以质量％计算，含有Si：0.4～1.5％、Mg：0.2～1.0％，余量为Al以及不可避免杂质。需要说明的是，各元素的含量的％表示都是指质量％的意思。

另外，该组成对于所述汽车发动机罩外面板或所述加强部件而言，也是用于得到它们的所述强度、刚性的要求特性而必需的。即，作为坯料6000系铝合金板，为了在赋予了2％的预变形后，使又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的0.2％屈服强度为160MPa以上是必要的。需要说明的是，作为汽车发动机罩的内面板、外面板、加强部件的强度的制作区分是通过对所述组成之中的Si、Mg的含量进行控制，并且由后述的冷轧后的板的热处理条件(调质处理)来进行的。

在本发明中，所述Mg、Si以外的其他元素基本上为不可避免杂质，是按照AA或JIS标准等的各元素水平的含量(允许量)。即，从资源循环利用的观点出发，在本发明中，作为合金的熔解原料，不仅仅是高纯度Al底胎，在大量使用含有较多的作为添加元素(合金元素)的Mg、Si以外的其他元素的6000系合金或其他铝合金碎料、低纯度Al底胎等的情况下，必然实际混入下述那样的其他元素。而且，硬要减少这些元素的话，其精炼自身将导致成本上升，需要允许以某种程度含有。

因此，在本发明中，作为不可避免杂质，优选将下述元素分别限制在以下规定的按照AA或JIS标准等的上限量以下的范围内，允许在该范围内的含有。具体地说，所述不可避免杂质之中，限制成Fe：0.5％以下(其中包括0％)、Zn：0.5％以下(其中包括0％)、Cu：1.0％以下(其中包括0％)、Mn：0.5％以下(其中包括0％)、Cr：0.5％以下(其中包括0％)、Zr：0.3％以下(其中包括0％)、Ti：0.1％以下(其中包括0％)。

以下说明上述6000系铝合金中各元素的含有范围与意义、或允许量。但是，以下的说明主要是对用于得到必要的HIC值的汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板的情况进行的。顺便说，在所述汽车发动机罩外面板或所述加强部件中，各元素的含有理由、含量的意义，除了低强度或HIC值等汽车发动机罩内面板特有的理由、意义以外是共通的。

Si：0.4～1.5％

Si是得到必要强度(屈服强度)而必需的元素。另外，是用于满足作为汽车发动机罩内面板的基本特性的必需的元素，是用于兼备对冲压成面板的冲压成形性有影响的总伸长等诸特性的重要元素。为了进一步满足汽车发动机罩内面板的诸特性，优选设Si/Mg以质量比计算为1.0以上，形成相对于Mg而言过剩含有Si的、过剩Si型的6000系铝合金组成。

若Si含量过少，则由于Si的绝对量不足，所以强度显著降低，无法兼备所述汽车内面板所要求的基本特性、总伸长等诸特性。另一方面，若Si含量过多，则在对铝合金板赋予2％预变形后，170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的0.2％屈服强度变得过高，为了得到作为汽车发动机罩内面板的必要的HIC值难以使其为160MPa以下。另外，形成粗大的结晶物以及析出物，弯曲加工性、总伸长等显著降低。进而，也显著损害焊接性。因此，Si为0.4～1.5％的范围。

Mg：0.2～1.0％

Mg也与Si一起是得到必要强度(屈服强度)的必需的元素。另外，是用于满足作为汽车发动机罩内面板的基本特性的必需的元素，是用于兼备对冲压成面板的冲压成形性有影响的总伸长等诸特性的重要元素。

若Mg含量过少，则Mg的绝对量不足，因此强度显著降低，无法兼备所述汽车内面板所要求的基本特性、总伸长等诸特性。另一方面，若Mg含量过多，则在对铝合金板赋予2％预变形后，170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的0.2％屈服强度变得过高，为了得到作为汽车发动机罩内面板的必要的HIC值，难以使其成为160MPa以下。另外，形成粗大的结晶物以及析出物，弯曲加工性、总伸长等显著降低。进而，还显著损害焊接性。因此，Mg的含量是在0.2～1.0％的范围、且以质量比计算Si/Mg为1.0以上那样的量。

(制造方法)

下面，以下说明本发明铝合金板的制造方法。本发明铝合金板的制造工序自身是常法或公知的方法，在铸造上述6000系成分组成的铝合金铸块后进行均质化热处理，实施热轧、冷轧，制成所述的规定的板厚。

但是，在为用于得到必要的HIC值的汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板的情况下，在冷轧后实施与常法不同的调质处理。通常，在6000系铝合金板中，若想要进一步提高所述BH性，实施通常的熔体化以及淬火处理、之后的在低温下的再加热处理等调质处理来制造。但是，在本发明铝合金板的制造方法中，这样的调质处理由于使BH性过高因而不予实施，而实施后述那样的热处理。

即，作为本发明所规定的、在赋予了2％的预变形后，又进一步实施例170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的铝合金冷轧板的特性，为了使0.2％屈服强度为80～160MPa、且使所述HIC值为1000mm/s²以下，对所述组成的铝合金铸块分别实施均质化热处理、热轧、冷轧，制成冷轧板，在对该冷轧板实施以300～450℃保持1～50小时的热处理后，进一步以0.3～5％的加工率实施冷加工，这是用于得到本发明铝合金板的优选的制造方法。

(熔解、铸造冷却速度)

首先，在熔解、铸造工序中，适当选择连续铸造法、半连续铸造法(DC铸造法)等通常的熔解铸造法，铸造熔解调整到上述6000系成分组成范围内的铝合金熔液。在此，为了将数据簇(クラスタ)控制在本发明的规定范围内，对于铸造时的平均冷却速度，优选从液相线温度到固相线温度，以30℃/分以上，尽可能增大(加快)。

在未进行这样的在铸造时的高温区域下的温度(冷却速度)控制的情况下，在该高温区域下的冷却速度必然变慢。如此，当在高温区域下的平均冷却速度变慢的情况下，在该高温区域的温度范围，粗大生成的结晶物的量变多，铸块的板宽度方向、厚度方向上的结晶物的尺寸或量的偏差也变大。

(均质化热处理)

接着，在热轧之前，对所述铸造的铝合金铸块实施均质化热处理。该均质化热处理(均热处理)的目的在于组织的均质化，即消除铸块组织中的结晶粒内的偏析。只要是能够达到该目的的条件，就没有特别限定。

只是，从均质化热处理温度为500℃以上且不到熔点、均质化时间为1小时以上的范围进行适当选择。如果该均质化温度低，则无法充分消除结晶粒内的偏析，其作为破坏的起点起作用，因而放边性、弯曲加工性降低。之后，马上开始热轧，或者也可以冷却保持到适当的温度后开始热轧。

(热轧)

热轧根据轧制的板厚，由铸块(板坯)的粗轧制工序和精轧制工序构成。在所述粗轧制工序、精轧制工序中，适当采用反转式或串列式等的轧制机。

此时，在热轧(粗轧制)开始温度超过固相线温度的条件下，由于引起氧化，所以热轧自身变困难。另外，在热轧开始温度不到350℃时，热轧时的荷重变得过高，热轧自身变困难。因此，热轧开始温度为350℃～固相线温度，更优选为400℃～固相线温度的范围。

(中间退火)

该热轧板的冷轧前或冷轧轧道间的中间退火虽然不是必不可少的，但也可以为了通过结晶粒的细微化、集合组织的适当化而使成形性等特性进一步提高而实施。在该情况下，以300～450℃，进行1～50小时。

(冷轧)

在冷轧中，对上述热轧板进行轧制，制成希望的最终板厚的冷轧板(也包括卷材)。但是，为了使结晶粒进一步细微化，优选冷轧率为60％以上。

(热处理)

在该冷轧后，进行本发明所规定的热处理。由此，得到赋予冲压2％预变形后、170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的0.2％屈服强度为160MPa以下且所述HIC值为1000mm/s²以下的汽车发动机罩内面板用铝合金板。进而，保证所述调质处理后的铝合金板、所述人工时效硬化处理后的汽车发动机罩内面板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差为70MPa以下、更优选50MPa以下，成为所述HIC值。

作为事例1，该热处理是在300～450℃的较低温下保持所述冷轧板1～50小时的热处理后，进一步实施0.3～5％的冷轧，成为汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板。或者，作为事例2，实施在450～不到500℃的较低温下保持所述冷轧板0～60秒的热处理后，不实施冷轧，就那么成为汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板。

所述事例1的300～450℃的热处理虽然可以说是退火处理，但与通常的熔体化处理的温度区域(520～570℃左右)相比，被极端低温化。通过该条件的热处理，使铝合金板成为本发明所规定的BH性，作为汽车发动机罩内面板控制成0.2％屈服强度在160MPa以下的规定的强度水平。事例1的热处理温度如果过低，低于300℃，则得不到所述热处理的效果。另外，如果在超过450℃的高温下，所述热处理的效果饱和。

而且，在该热处理(退火)后实施冷加工，由此，使屈服强度为50MPa以上，确保所述的坯料板的成形性或处理性、或者作为汽车发动机罩内面板的成形性或处理性、必要强度、刚性等。但是，在该情况下，在所述条件下的烘烤后屈服强度也控制成在160MPa以下。如果冷加工率过低，则屈服强度不提高，达不到50MPa。伴随着冷加工率的增加，屈服强度虽然增加，但若冷加工率超过5％，则之后的伸展以及加工硬化能恶化，成形性降低。因此，冷加工率在0.3～5％的范围。只要能够实施这样的规定的冷加工率的加工，可选择冷轧、校平器矫正等通用的冷加工手段。

通过该冷加工，转位被重新导入汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板的组织中，在行人(头部)冲撞时，能够抑制伴随着汽车发动机罩内面板的塑性变形的加工硬化，提高行人冲撞时的冲击吸收性能(能量吸收性能)。作为该标准，减小汽车发动机罩内面板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差，可成为70MPa以下、更优选50MPa以下，可保证成为所述HIC值。这还是仅降低作为拉伸试验特性的所述BH后的强度(0.2％屈服强度)，HIC值不一定变为1000mm/s²以下的理由。

事例2的450～不到500℃的热处理是比通常的熔体化处理温度低的温度，实施在该温度下保持所述冷轧板0～60秒的热处理后，不实施冷轧，就那么成为汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板。事例2的热处理温度如果过低，低于450℃，则得不到所述热处理的效果。另外，在500℃以上的高温时，变成与通常的熔体化处理相同，B H性变得过高，涂装烧结处理后的内面板的屈服强度变得过高，HIC值变得过高。

这些热处理后的冷却速度为急冷，最好以50℃/秒以上来进行。若冷却速度慢，则在粒界上容易析出Si、Mg₂Si等，容易成为冲压成形、弯曲加工时的开裂的起点，所述成形性降低。为了确保该冷却速度，淬火处理分别选用风扇等空冷，喷雾、喷洗、浸渍等水冷手段或条件。只是，该事例2的热处理与所述事例1的热处理相比，没有热处理后的冷加工，在坯料6000系铝合金板的组织中，无法重新导入由该冷加工引起的转位。因此，对在行人(头部)冲撞时伴随于汽车发动机罩内面板的塑性变形的加工硬化进行抑制的效果低于所述事例1的热处理，作为标准的、汽车发动机罩内面板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差，如后述的实施例所述，也相对变高。

在所述汽车发动机罩外面板、所述加强部件的情况下，在冷轧前，制造条件与汽车发动机罩内面板用的6000系铝合金板的情况同样。但是，为了实现所述汽车发动机罩外面板、所述加强部件的高强度化，最好得到各元素的足够的固溶量，或为了使结晶粒更细微化，如通常那样，最好在以规定时间保持于520℃以上的熔体化处理温度的条件下进行。另外，从抑制使成形性、折边加工性降低的粗大的粒界化合物形成的观点出发，基于所述的理由、手段，淬火时的冷却速度优选在50℃/秒以上进行。而且，在淬火冷却到室温后，优选在1小时以内进行将冷轧板保持于70～250℃的温度域的再加热处理。

以下，举出实施例更具体地说明本发明，但本发明原本不受下述实施例限制，在符合前述、后述的主旨的范围内可适当施加变更而实施，这都包含于本发明的技术范围。

实施例

下面说明本发明的实施例。通过所述组成或冷轧后的调质处理，区分制作本发明所规定的屈服强度条件不同的6000系铝合金板，测定、评价在室温下保持100天(室温时效)后的机械特性以及内面板所要求的特性。所谓该内面板所要求的特性，是指烘烤后的0.2％屈服强度(B H性)、板的处理性(表2中仅表示为处理性)、冲压成形性。另外，从所述烘烤后的屈服强度值求出HIC值。

所述板的屈服强度的区分制作是如表1所示的组成的6000系铝合金冷轧板的如表2所示那样改变热处理条件(调质条件)而进行的。即，如表2所示，对所述的事例1、2的热处理的模式的温度(℃)、时间(小时、h)的条件进行各种改变而进行。事例1的冷轧板的热处理是在间歇炉进行的，在热处理后进一步实施冷轧，成为汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板。事例2的冷轧板的热处理是在连续处理炉进行的，不实施热处理后的冷轧，就那么成为汽车发动机罩内面板的坯料6000系铝合金板。

需要说明的是，在表1中的各元素含量的表示中，各元素的数值表示为“-”的，是表示其含量在检测限界以下。

铝合金冷轧板的具体的制造条件在各例中都共通，如以下所述。通过DC铸造法共通地熔制表1所示的各组成的铝合金铸块。此时，各例也都一样，对于铸造时的平均冷却速度，从液相线温度到固相线温度设为50℃/分。接着，各例也都一样，对铸块进行550℃×5小时均热处理，然后开始热粗轧制。然后，各例也都一样，接着精轧制，热轧到厚度3.5mm，制成热轧板(卷材)。对于热轧后的铝合金板，不实施所述冷轧前或冷轧轧道间的中间退火，进行加工率70％的冷轧，各例也都一样，制成厚度1.0mm的冷轧板(卷材)。

各例也都一样，将该冷轧板在室温下保持100天(室温时效)，之后，分别切出供试板(坯料)，在后述的条件下测定、评价机械特性。另外，对所述室温时效后的各供试板赋予2％的预变形后又进一步实施170℃×20分钟的人工时效硬化处理，将该烘烤后的0.2％屈服强度(BH性)、板的处理性、冲压成形性作为内面板要求特性，在后述条件下分别进行测定、评价。

另外，解析、评价以发动机罩内面板为代表的HIC值。因此，包括汽车发动机罩外面板、所述加强件的条件在内，通过在所述的图1、2说明的解析条件以及解析方法，以发动机罩内面板的所述撞击加固件上的中央部作为打击点，求出从所述的烘烤后的屈服强度值由所述关系式1通过FEM解析而给出的头部伤害值(HIC值)。

机械特性：

作为各供试板的7天室温时效后的机械特性，通过拉伸试验求出拉伸强度(As拉伸强度)、0.2％屈服强度(As屈服强度)和总伸长(As总伸长)。另外，对所述各供试板，也通过同样的拉伸试验共通地求出100天的室温时效后的所述烘烤后的供试板的0.2％屈服强度(BH后屈服强度)。

在所述拉伸试验中，从所述各供试板分别采取JISZ2201的5号试验片(25mm×50mmGL×板厚)，在室温下进行拉伸试验。设此时的试验片的拉伸方向为轧制方向的直角方向。拉伸速度在0.2％屈服强度之前为5mm/分，在屈服强度以后为20mm/分。机械特性测定的N数为5，分别以平均值算出。需要说明的是，对所述烘烤硬化后的屈服强度测定用的对试验片的板的冲压成形进行模拟的2％的预变形是通过该拉伸试验机给予的，之后进行所述BH处理。

处理性：

处理性是在对将板投入冲压机之际的处理时进行模拟的条件下进行的。即，从所述室温时效后的各供试板切出500mm×500mm的试验片，如图4所示，在前端朝向上方的直径101.6mm的球状突出冲头的上方的、距冲头顶点的距离为100mm的上方位置，以试验片的中心落下来的方式水平地保持。然后，从该位置使试验片大致水平地自由落体，冲撞到冲头，对试验片上是否产生永久变形进行试验。对三片试验片进行同样的试验，通过目测对三片都产生新的永久变形的评价为×，将即使是一片也产生轻微永久变形的评价为△，将三片都未产生永久变形的评价为○。

成形性：

作为所述供试板的成形性，对突出成形性评价用的开裂限界高度(LDH0)进行试验。该试验中，将所述供试板切成长度180mm、宽度110mm的试验片，使用直径101.6mm的球状突出冲头，使用R-303P作为润滑剂，以皱纹按压压力200kN、冲头速度4mm/S进行突出成形，求出试验片开裂时的高度(mm)。对各样品进行三次试验，采用其平均值。该开裂限界高度越大，意味着突出成形性越优越，为了满足所述图1等的对汽车发动机罩内面板要求的突出成形性，只要是25mm以上即可。

使用表1的合金编号1～4的表2的编号1～10的各发明例，在本发明成分组成范围内且在优选条件范围内进行制造、热处理。因此，所述各发明例如表2所示，虽然是低屈服强度，但满足作为内面板的其他的要求特性即处理性、成形性等，而且满足HIC值。即，作为赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的特性，0.2％屈服强度为80～160MPa，且作为成形的汽车发动机罩内面板的由所述FEM解析给出的HIC值为1000mm/s²以下。

尤其，表2的编号1～6的各发明例实施所述事例1的热处理、冷加工，0.2％屈服强度更低，为110MPa以下，拉伸强度与0.2％屈服强度之差也低，为70MPa以下，可使HIC值降低到900mm/s²以下。另一方面，实施所述事例2的热处理的表2的编号7～10的各发明例，虽然0.2％屈服强度在160MPa以下，HIC值也在1000mm/s²以下，但高于发明例1～6，拉伸强度与0.2％屈服强度之差也变高，为100MPa以上。另外，在比较同程度的烘烤后屈服强度的发明例彼此的情况下(例如发明例2和5彼此、或发明例2和6彼此等)，可知拉伸强度与屈服强度之差大的发明例，与该差小的发明例相比，HIC值的降低效果大。

相对于此，表2的比较例22～25使用表1的发明合金例2。但是，所述各比较例如表2所示，冷轧后的热处理偏离优选条件。其结果是，比较例25如所述的图3那样，烘烤后的0.2％屈服强度过高，为173MPa，由所述FEM解析给出的HIC值超过1000mm/s²。另外，比较例22～24的0.2％屈服强度为110MPa以下，由所述FEM解析给出的HIC值虽然在1000mm/s²以下，但不满足作为内面板的其他的要求特性。

比较例22的热处理后的冷轧率过低，烘烤前的0.2％屈服强度过低，不到50MPa，处理性过低。

比较例23的热处理后的冷轧率过高，成形性过低。

比较例24的热处理温度过低，烘烤前的0.2％屈服强度过低，不到50MPa，处理性过低。

比较例25的热处理温度过高，与通常的熔体化处理一样，烘烤后的0.2％屈服强度过高，由所述FEM解析给出的HIC值超过1000mm/s²。

表2的比较例11～21虽然包括所述冷轧后的热处理条件在内在优选范围内制造，但使用表1的合金编号5～15，必需元素的Mg或Si的含量分别脱离本发明范围，或杂质元素量过多。因此，所述比较例11～21如表2所示，作为赋予了2％的预变形后、又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理后的特性，0.2％屈服强度为100MPa以下，且由所述FEM解析给出的HIC值为1000mm/s²以下。但是，不满足作为内面板的其他的要求特性即处理性、成形性等。

比较例11是表1的合金5，Si过少，烘烤前的0.2％屈服强度过低，不到50MPa，处理性过低。

比较例12是表1的合金6，Si过多，成形性差。

比较例13是表1的合金7，Fe过多。

比较例14是表1的合金8，Cu过多。

比较例15是表1的合金9，Mn过多。

因此，所述比较例12～15的成形性差。

比较例16是表1的合金10，Mg过少，烘烤前的0.2％屈服强度过低，不到50MPa，处理性过低。

比较例17是表1的合金11，Mg过多，成形性差。

Cu过多。

比较例18是表1的合金12，Cr过多。

比较例19是表1的合金13，Zn过多。

比较例20是表1的合金14，Zr过多。

比较例21是表1的合金15，Ti过多。

因此，所述比较例18～21的成形性差。

因此，从以上的实施例的结果可以支持用于兼备要求特性的意义，所述要求特性是本发明所规定的组成，屈服强度，拉伸强度与0.2％屈服强度之差的、HIC值等作为内面板的行人保护性、成形性、处理性等。另外，用于满足该HIC值的优选的制造方法的意义也得到支持。

【表1】

【表2】

工业实用性

根据本发明，能够提供一种行人(头部)冲撞时的冲击吸收性能优越，作为汽车的发动机罩内面板的其他的要求特性也可以兼备的6000系铝合金板。进而，还可以一并提供该铝合金板的制造方法、使用该铝合金板的汽车发动机罩、行人保护方法等。其结果是，可以将轻量的6000系铝合金板的应用扩大到汽车的发动机罩。

Claims (3)

1.一种汽车发动机罩内面板用铝合金板，其特征在于，

其是以质量％计算，含有Si：0.4～1.5％、Mg：0.2～1.0％，余量为Al以及不可避免杂质的Al-Mg-Si系铝合金板，

作为赋予了2％的预变形后又进一步实施了170℃×20分钟的人工时效硬化处理的该铝合金板的特性，0.2％屈服强度为80～160MPa，且作为成形后的汽车发动机罩内面板，按照任意时间内的平均加速度的2.5次幂与发生时间的乘积的最大值的关系式，由FEM解析得出的头部伤害基准值为1000mm/s²以下。

2.如权利要求1所述的汽车发动机罩内面板用铝合金板，其中，

所述铝合金板的拉伸强度与0.2％屈服强度之差为70MPa以下。

3.如权利要求1所述的汽车发动机罩内面板用铝合金板，其中，

所述不可避免杂质之中，分别被限制成Fe：0.5％以下，其中包括0％；Zn：0.5％以下，其中包括0％；Cu：1.0％以下，其中包括0％；Mn：0.5％以下，其中包括0％；Cr：0.5％以下，其中包括0％；Zr：0.3％以下，其中包括0％；Ti：0.1％以下，其中包括0％。

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