高性能车身覆盖件用铝合金板材组织性能调控与成形性研究

This program combines the national fundamental requirement of automotive lightweight tightly. The goal is the forming integration of high performance aluminum alloy automotive body panels. The deformation of the body panels for Dongfeng electronic car with an aluminum body is chosen as the research target. The constitutive equations of aluminum alloy sheets and the mechanism of forming defects are studied by theoretical analysis, numerical simulation and process experiments. The genetic evolution law of microstructure is revealed during the cold/hot forming process of aluminum alloy body panels. The transfer model of geometric accuracy is obtained during multistep forming process of aluminum alloy body panels. The hereditary effects of microstructure characteristics on panels forming performance is revealed, and also the constraints and coordination mechanism of dies on geometric accuracy during multistep forming process of aluminum alloy body panels is exhibited. It is explained of the coordination control rule of microstructure properties and forming geometric accuracy of aluminum alloy body panels. The design theory and method are established for the integration of material-process-accuracy/performance for body panels. The new technology of the deformation for high performance aluminum alloy car body panels is developed. This project shows significant effect on solving the key technological problems on the control of microstructure performance and forming of aluminum alloy sheets for high performance aluminum alloy car bodies. The project establishes the collaborative innovation platform of the deformation theory, technology and application for high performance aluminum alloy car body panels, promoting the technological application and development of the automotive lightweight in China.

本项目紧密结合汽车轻量化国家重大需求，以高性能铝合金车身覆盖件成形成性一体化为目标，以东风汽车全铝车身电动轿车覆盖件成形为研究载体，通过理论分析、数值模拟与工艺实验，研究铝合金变形本构关系及成形缺陷形成机理，研究铝合金车身覆盖件冷/热成形过程中组织性能遗传演化规律，研究铝合金车身覆盖件多工序成形过程中几何精度的传递模型；揭示板材组织特征的遗传效应对覆盖件成形性能的作用机理，揭示铝合金车身覆盖件多工序成形过程中模具对几何精度的约束与协调机理，阐明铝合金车身覆盖件组织性能与成形几何精度间协同控制机制，建立车身覆盖件材料—工艺—精度性能一体化设计理论和方法，发展高性能铝合金车身覆盖件成形新技术。本项目研究对于解决高性能车身覆盖件用铝合金板材组织性能调控及成形性关键技术难题，构建高性能铝合金车身覆盖件成形理论、技术与应用协同创新平台，促进我国汽车轻量化技术应用和发展具有重要意义。

节能环保法规日趋严格，对汽车轻量化技术提出了更高的要求。铝合金减重效果明显优于高强钢，但铝合金延伸率低，车身覆盖件成形性差、工艺窗口狭窄、缺陷预测困难、严重依赖调试、缺乏理论依据，迫切需要开发高性能铝合金车身覆盖件成形控性理论技术与方法。本项目紧密结合汽车轻量化国家重大需求，以东风汽车全铝车身电动轿车覆盖件成形为研究载体，通过理论分析、数值模拟与工艺实验，研究揭示了铝合金覆盖件冷/热成形规律，建立了铝合金覆盖件冷/热成形本构关系和组织性能精度协同控制方法，开发了6000系铝合金冷冲压成形技术和7000系高强铝合金伺服热冲压技术，建立了国内首条铝合金车身覆盖件/结构件热冲压试验线，研制了6016铝合金冷冲压发动机罩外板、5182铝合金冷冲压发动机罩内板、6061铝合金冷冲压翼子板、7075铝合金热冲压中立柱、发动机隔板、底盘通道梁等样件，同时还开发了变强度异质7075-2024铝合金拼焊热冲压中立柱，并批量应用于东风汽车公司某车型以及东风汽车公司概念车。项目发表51篇学术论文（SCI收录38篇、ESI高被引1篇），申请发明专利30项（获授权发明专利17项），获国家技术发明二等奖1项。在资助期内，通过引进和培养相结合，组建了一支包括机械、材料、动力、控制等多学科交叉、结构合理、创新力强的先进汽车零部件技术研究团队，形成了具有自身特色的创新文化并建立了完善的管理制度。引进“111学科创新计划”国际专家3人、引进楚天学者讲座教授欧美汽车专家3人、培养湖北省百人计划专家1人、培养湖北省杰出青年基金获得者1人、培养湖北省楚天学子1人 、培养铝合金轻量化方向研究生毕业18人，在读5人；培养教师及工程技术人员20人。项目研究过程中与英国帝国理工、美国普渡等国际著名大学建立了良好的合作关系，联合承担了“新能源汽车科学与关键技术”111学科创新引智计划、联合承办了第三届和第四届先进高强钢暨热冲压成形国际学术会议。本项目研究解决了高性能车身覆盖件用铝合金板材组织性能调控及成形性关键技术难题，构建了高性能铝合金车身覆盖件成形理论、技术与应用国际合作平台，有力的促进了我国汽车轻量化技术应用和发展。

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