3.2.3 铸铝零件材料典型性能

铸铝合金车身零件从性能上主要考虑碰撞安全相关和强度耐久相关的需求，一般要求见表3-4。铸态铸铝件的力学性能主要取决于材料的成分，几种典型铝合金材料的成分见表3-5。可以通过低Fe含量来提高延展性，通过调整Mg含量的占比来改变强度和伸长率。实际生产中，同一牌号材料不同的生产厂家、不同的成分添加及热处理工艺差异都会导致铝合金件的力学性能差异。在正向开发中，不管是前期的CAE模拟分析，还是后期的零部件DV试验，都离不开对铸铝件材料力学性能的测定。

汽车的高速碰撞是一个动态变形溃缩过程，在典型的汽车正面碰撞测试中，车身材料的应变率可达500/s甚至更高。因此想要通过CAE模拟正面碰撞（FFB和ODB）来提前识别铸铝零件的失效风险，必须进行材料的静态拉伸和高速拉伸试验。

以某AlSi系材料为例，介绍一下试验的过程和结果。

材料性能试验包含以下几个主要的测试：

1）材料成分试验：光谱分析仪对某AlSi系材料的棒材进行成分分析，保证材料成分满足要求。

2）材料料片的屈服强度试验：依据ISO 6892-1/DIN 50125标准，万能拉力机拉伸试验，确保 R _p0.2 ≥120MPa。

3）材料料片的抗拉强度试验：依据ISO 6892-1/DIN 50125标准，万能拉力机拉伸试验，确保 R _m ≥180MPa。

4）材料料片的伸长率试验：依据ISO 6892-1/DIN 50125标准，万能拉力机拉伸试验，确保 A ₅₀ >10%。

在零件压铸前，可以先用某AlSi系材料铝液压铸试片和试棒进行材料性能摸底测试，如图3-9所示。针对具体某压铸零件，为了测试某AlSi系材料的静态和高速拉伸的力学性能曲线，从其他类似壁厚的结构件本体上取样，取样规格如图3-10a和图3-10b所示，适用于板厚≤2.5mm结构件，如果板厚＞2.5mm，则测量段宽度应设计为厚度的2倍及以上，直接把图里测试段宽度标出。测试方法参考ISO 6892-1：2009，Metallic materials-Tensile testing。

用于测试某AlSi系材料断裂特性的试件包括剪切样件、 R 5缺口样件、 R 20缺口样件、中心孔试件、 R 5缺口平板样件、 R 20缺口平板样件、棒材拉伸样件、压缩样件、穿孔试样件，各样件尺寸如图3-10c～图3-10k所示。材料试验后试件照片如图3-11所示。

得到如图3-12a所示的多应变率工程应力-应变曲线。通过硬化曲线和几个公式，得到图3-12b所示的真实应力-应变曲线。

断裂性能相关的曲线如图3-13所示，可以看出三组试验的材料性能一致性比较高，这为CAE仿真的准确精度提供了支持。