Back to search

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

Higher Strength 6xxx Aluminium

Alternative title: Høyfast 6xxx Aluminium

Awarded: NOK 11.2 mill.

Project Number:

256726

Project Period:

2016 - 2020

Funding received from:

Car manufacturers are under pressure to produce cars with lower or even zero CO2 emissions. Lightweight vehicles are a key to achieve this. There is therefore an increasing demand for aluminium based solutions, because of aluminium's low weight, within the automotive market. The automotive industry demands specifically aluminium extrusions with thinner walls and higher strength. However, increased strength often comes at the expense of formability and crash performance of the products. Today, the aluminium components with the highest strength are made from aluminium alloys that are expensive to produce and that are very demanding to recycle along with other alloys used in cars. These types of alloys also have the disadvantage that they lose some of their strength when exposed to high temperatures during the car's painting process. The goal of this project was achieved, i.e. to develop alloys and processes that provide high-strength and ductile components with good collision properties. Furthermore, alloys and processes were developed that enable high-strength chassis components. The newly developed alloys and processes are easier to produce car components with and are more recyclable-friendly than other alternatives. The alloys have good formability and maintain high strength and good crash properties after the painting process. The project has evaluated several sets of aluminium alloy alternatives and tested various process alternatives, both on a lab and industrial scale. Mechanical properties, crash and corrosion resistance have been compared and evaluated for the resulting materials. Transmission electron microscopy (TEM) has been performed to study the microstructure of standard and new alloys after different thermo-mechanical processing. The conclusions of the TEM analyses, combined with the knowledge built from before, provided a better understanding of underlying mechanisms during process changes for different alloy alternatives. At the start of the project, various high-strength crash and beam alloys with customized processes were tested and verified. New alloys with small additions of alternative alloying elements have also been analysed. The results of all these experiments have been compared and evaluated for industrial use. Finally, improved alloy alternatives were proposed, and industrially relevant alternatives have been selected. These were industrially extruded and evaluated. A bumper system was built using these new alloys and subject to collision tests. The results were compared with the response to a bumper system built from existing high-strength alloys, and show that the new alloys handle the task very well. In parallel, several numerical analyses of the same bumper systems have been performed to study the effect of the alloy changes. Here, material models, which are calibrated in the project, are used to describe the response of the materials during the collision. Both the experimental and the numerical results are included in a detailed comparison with existing solutions. All of this forms the basis for optimal material-, process- and product design in the future that includes the new alloys. The alloys identified as most relevant were tested on a large industrial scale to ensure a commercially profitable industrialization.

En opplagt konkret nytteverdi for samfunnet er økt kunnskap rundt duktilitet og krasj egenskaper til aluminium. Det kan forventes å ha en verdi for bilprodusenter, samt for trafikk sikkerhet i det lange løp. Videre vill evt økt bruk av aluminium føre til lettere biler og dermed reduserte utslipp og energi forbruk i ett livs syklus perspektiv. De tre selskapene Hydro, Hydal og Benteler representerer store aktører i Norge på aluminium prosessering og aluminium produkter. Dette prosjektet bidrar til å styrke posisjonen til selskapene, og å sikre selskapenes konkurransekraft internasjonalt. Prosjektet involverte ikke et internasjonalt samarbeid, dog ble resultatene veldig viktig for industripartnere som er internasjonale aktører, og som kan benytte dokumentasjonen fra prosjektet ifm innsalg av legeringer og prosesser til internasjonale kunder.

Bilprodusenter er under press for å utvikle biler med lavere CO2-utslipp. Lettere kjøretøy er nøkkelen for å oppnå dette, og derfor er det en økende etterspørsel etter aluminium i bilindustrien. Etterspørselen går mot tynnere aluminiumprofiler med høyere styrke, men høyere styrke kommer ofte på bekostning av kollisjonsegenskaper. I dag lages moduler med høy styrke av aluminiumlegeringer som er dyre å produsere og som ikke lett lar seg resirkulere sammen med de andre legeringene i bilene. I tillegg må disse legeringene være ekstra sterke fordi de mister styrke under den varme lakkeringsprosessen. Hovedmålet med dette prosjektet er å lage en ny legering som beholder styrken under lakkering og som har like god eller bedre styrke, formbarhet og krasjegenskaper og som er enklere å produsere. Den største utfordringen er å øke styrken og samtidig beholde gode krasjegenskaper. Den vanlige tilnærmingen er å øke innholdet av legeringselementer, men dette prosjektet søker å endre mikrostrukturen i aluminiumlegeringen ved små tilsatser av alternative legeringselementer kombinert med en endring i produksjonsprosessen. Aluminiumlegeringer med høy styrke og bedre formbarhet og krasjegenskaper åpner opp for nye muligheter i bilindustrien.

Funding scheme:

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena