汽车给人们带来极大便利的同时也给大气造成严重污染。汽车尾气污染占大气污染的60％以上，解决汽车尾气对大气造成的污染已刻不容缓。用天然气作为汽车的燃料，既可以减少含铅汽油的使用，又可以节约燃油，这样燃料罐的生产就显得尤为重要。目前国内使用的氧气瓶、煤气罐以及汽车燃料罐都是钢质的。我们认为如果在满足性能要求的前提下以铝代替钢，生产出铝合金燃料罐，既可减轻车体质量，减少大气污染，又为铝合金的应用拓宽了市场。本文是在实验室条件下，确定燃料罐铝合金的成分，探讨铝合金燃料罐的生产工艺及热处理制度。

　　1 化学成分及技术指标

　　法国已于1994年生产出铝合金燃料罐，并在许多国家推广使用，其合金牌号为7032，技术指标如表1所示。

表1 法国铝合金7032燃料罐材料的技术指标

RP0.2/(N·mm-2)	Rm/(N·mm-2)	A%	KIC/(MPa·m1/2)	备注
430～460	480～510	15	30～45	应力腐蚀合格

　　2 试验方案

　　据资料介绍，燃料罐的生产工艺是通过大规格管材旋压成形。因我公司没有生产燃料罐大规格管材的设备。我们采用与管材加工工艺基本相同的挤压带板来摸索生产工艺。首先铸造出直径162 mm的圆锭，分别挤压出10 mm×40 mm和20mm×40mm两种规格带板。从带板上取样进行热处理制度的研究。

　　2.1 熔炼铸造

　　查阅国外的技术资料，参考表2的数据，对成分进行适当调整后进行配料。

　　为了提高合金塑性，配料时有意降低合金化程度。7032合金属超高强度铝合金，有铸造裂纹倾向，再结晶区间大，难以铸造成型，故熔炼时采用工业高纯铝、电解铜、纯镁、纯锌等原材料，用Al－Ti —B丝细化剂细化晶粒，用1＃精炼剂通氩气进行精练。采取7B04合金的铸造工艺参数进行铸造，见表3。

表2 试验合金的化学成分（质量分数）                %

项目	Zn	Mg	Cu	Cr	Fe	Si	Mn	Al
7032成分	5.0～6.0	1.8～2.2	1.6～2.2	0.15～0.25	﹤0.25	﹤0.3	﹤0.05	余量
配料成分1#	5	2	1.6	0.2				余量
配料成分2#	5.8	2	1.6	0.2				余量
分析成分1#	5.04	1.89	1.52	0.13	0.14	0.11	﹤0.05	余量
分析成分2#	5.85	1.9	1.56	0.14	0.18	0.12	﹤0.05	余量

表3 铸造工艺参数

铸锭规格/mm	速度/（mm·min-1）	温度/℃	水压/Mpa	铺底	回火
Φ162	60～65	750～760	0.2～0.4	＋	＋

　　两种配料成分的铸锭低倍组织致密，晶粒细小，无冶金缺陷，铸锭质量合格。

　　2.2 均匀化工艺

　　因7032合金的合金化程度高，半连续铸造时不平衡冷却产生了许多不平衡相，为了减少和消除晶内偏析，改变铸锭的化学成分和组织的不均匀性，消除铸造时产生的内应力，提高铸锭塑性，改善加工性能，铸锭均匀化很重要。采取适用于7B04合金的均匀化参数：（465±3）℃ 24 h。

　　2.3 挤压工艺

       为了使铸锭充分变形，提高产品最终性能，必须提高挤压比，在20MN水压机上用Φ170 mm挤压筒双孔模正挤向压，工艺参数见表4。

表4 挤压工艺参数

铸锭	成品规格/mm	带板编号	工艺参数
Zn低铸锭	10×40	11	挤压筒直径170mm，挤压温度 （400～420）℃，炉子定温450℃，挤压筒 温度（400～420）℃
	20×40	12
Zn高铸锭	10×40	21
	20×40	22

　　热挤压的四种带板的金相组织中存在大量第二相并沿挤压方向排列，是铸态组织中残留相经挤压破碎后形成的，大部分是T相、S相和MgZn2相，是正常的挤压细织。

　　2.4 热处理制度的研究

　　参照7B04合金性能、热处理工艺曲线，我们从以上四种规格带板上取样，进行以下几种热处理试验，检验其材料的性能变化规律。

　　2.4.1 固溶处理

　　分析认为燃料罐铝合金是在常温下工作，对其强度要求不高，但要求材料具有一定的抗冲击性和抗腐蚀性，这就对材料的塑性提出了较高的要求。固溶处理对材料塑性的影响不明显，我们采用7B04合金的固溶处理制度：（465±3）℃25 min。

　　2.4.2 双级时效

　　为了提高合金的塑性，对双级时效制度进行了较详细研究，在时效过程中S′相析出后，再继续时效，S′相长大形成稳定的S相。析出相的尺寸影响材料的拉伸性能和应力集中倾向。参照7B04合金的双级时效制度（120±3）℃3 h＋（160±3）℃2 h，主要调整二级时效时间，具体时效制度见表5。由表6可见每组试样中都是B类的塑性较高，它们基本上达到法国燃料罐材料的性能指标；12B试样完全达到性能指标。它的Zn含量较低，挤压变形量较大，双级时效制度为（120±3）℃3 h＋（160±3）℃1 h。

表5 双级时效制度试验工艺参数

试样号	双级时效工艺参数
11A、12A、21A、22A	（120±3）℃3h＋（160±3）℃0h
11B、12B、21B、23B	（120±3）℃3h＋（160±3）℃1h
11C、12C、21C、24C	（120±3）℃3h＋（160±3）℃2h
11D、12D、21D、25D	（120±3）℃3h＋（160±3）℃3h

　　　　　　　　　　　

　　2.5 拉应力腐蚀蚀试验和断裂韧性检测

　　只有在强度和塑性都满足性能指标后，才做拉应力腐蚀和K_IC试验，从12号挤压带板上取拉应力腐蚀试样和Κ_IC试样。经热处理后进行试验，拉应腐蚀试验在腐蚀介质中能保持720 h不断，说明应力腐蚀性能合格。测得Κ_IC为38.7 MPa·m^1/2，符合性能指标要求。

　　　　　　　　　　　　　　　　　表６　试样的性能测试结果　

　　3结论

　　调整7032合金成分后的试验合金与7B04合金的熔铸工艺、均匀化工艺、挤压工艺相同，试验编号为12的挤压带板的化学成分、挤压变形量和热处理制度是比较合理的。降低7032的合金化程度、减小挤压变形率可提高挤压制品的塑性。通过试验所得的热处理制度适用于汽车燃料罐用7032铝合金材料。