Cu元素及熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織及性能的影響
發(fā)布時(shí)間：2021-08-10 11:37
為了探究Cu元素和熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織和性能的影響,本文對(duì)6016鋁合金成分進(jìn)行調(diào)整,增加Cu元素的含量（重量百分比為0.1%）,研究其對(duì)鋁合金的顯微組織、力學(xué)性能、烘烤性能和晶間腐蝕性能的影響特點(diǎn);并采用不同淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火實(shí)驗(yàn),探究了不同淬火介質(zhì)對(duì)6016鋁合金自然時(shí)效停放后的力學(xué)性能和后續(xù)烘烤后晶間腐蝕性能的影響規(guī)律,并得出以下結(jié)論:（1）6016鋁合金在增加Cu含量以后,晶粒得到細(xì)化;Cu含量較少與較多的兩種合金的鑄態(tài)組織中主要有:β相（AlFeSi）、過(guò)共晶Si、Mg2Si相,而Cu含量較多合金中有金相Q（AlCuMgSi）。（2）隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),合金的電導(dǎo)率不斷提高;合金的時(shí)效溫度越高,電導(dǎo)率越高,且Cu含量較高的合金電導(dǎo)率較低;增加Cu含量的合金在T4p狀態(tài)下和烘烤后的力學(xué)性能都有提升,且合金達(dá)到強(qiáng)度峰值所用的時(shí)間更短,在160℃、180℃和200℃時(shí)效時(shí),達(dá)到強(qiáng)度峰值的時(shí)間分別縮短12.5%、25%和11%;隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),兩種合金的耐晶間腐蝕性能逐漸降低,在時(shí)效后期,腐蝕類型逐漸由晶間腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)蝕;增加Cu含量的合金,抗晶間腐...
【文章來(lái)源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
各種汽車零部件的重量比[5]
廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文Cu元素及熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織及性能的影響6生產(chǎn)過(guò)程中，合理的熱處理制度對(duì)6000系鋁合金板材的性能至關(guān)重要。圖1-2常用的汽車板材的加工流程[32]Figure1-2Machiningprocessofcommonlyusedautomobileplate[32]1.4.1固溶處理固溶處理為6000系鋁合金加工成型過(guò)程中第一道熱處理工序，也是至關(guān)重要的一道工序。由于固溶處理過(guò)程中形成的再結(jié)晶織構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)在控制力學(xué)性能、各向異性和沖壓成型方面起著關(guān)鍵作用，因此優(yōu)化它們以降低力學(xué)性能各向異性，并改善沖壓成型性非常重要。固溶處理是為了保證合金中的粗大第二相充分回溶到基體中去，然后快速冷卻，形成過(guò)飽和固溶體，同時(shí)使軋制態(tài)的組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，使組織均勻，為隨后的人工時(shí)效做準(zhǔn)備[33]。所以對(duì)固溶溫度的選擇尤為重要，一般6000系鋁合金的固溶溫度為500~570℃，固溶溫度的選擇原則上根據(jù)Al-Mg2Si偽二元相圖來(lái)確定，固溶溫度高于固溶度曲線合金中的第二相才能充分回溶到基體中去，固溶溫度要低于固相線溫度，若溫度高于這個(gè)溫度，合金將發(fā)生過(guò)燒現(xiàn)象，出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象的鋁合金是不可補(bǔ)救的[34]。固溶處理中，固溶時(shí)間的選擇也是至關(guān)重要的。固溶時(shí)間的選擇與合金的組織狀態(tài)、板材的厚度、加熱方式、加熱介質(zhì)和裝爐量有關(guān)，基本原則是在所選擇的固溶溫度下保證合金中的第二相充分溶解。固溶處理后的鋁合金基體有較好的固溶強(qiáng)化，微觀組織均勻，有很好的塑性和成型性能[35]。固溶處理后為了防止第二相顆粒的析出，需要立即進(jìn)行淬火處理形成過(guò)飽和固溶體，淬火速率的快慢直接影響合金的過(guò)飽和度和固溶體的含量，因此淬火速率的選擇對(duì)T4
廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文Cu元素及熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織及性能的影響13為了探究合理的人工時(shí)效方法，相比于拉伸試驗(yàn)，顯微硬度的測(cè)試更加方便同時(shí)也不會(huì)損壞樣品。對(duì)金屬而言，硬度的表征方法有很多如：維氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度、顯微硬度和里氏硬度等。本文選用HVS-1000型維氏硬度計(jì)測(cè)試，以表征兩組鋁合金樣品在不同烘烤溫度下和不同時(shí)間的自然時(shí)效過(guò)程中性能的變化。測(cè)試過(guò)程中載荷為0.5kgf，保壓時(shí)間為15s；②拉伸性能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ENISO6892.1-2009，用銑床制備如圖2-1所示的拉伸試樣，本實(shí)驗(yàn)所采用的樣品厚度均為1mm的板材，銑床處理好的樣品邊部會(huì)存在毛刺，拉伸試驗(yàn)過(guò)程中易在此處斷裂，所以用砂紙清除每個(gè)試樣的毛刺，避免影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)。圖2-1拉伸試驗(yàn)樣品尺寸Figure2-1Sizeoftensilesample本實(shí)驗(yàn)所選用的拉伸試驗(yàn)機(jī)為德國(guó)茲維克Z100THW拉伸試驗(yàn)機(jī)，為了能準(zhǔn)確地反應(yīng)板材的均勻性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，分別選取兩個(gè)邊部和中心部試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并每個(gè)部位取三個(gè)平行試樣，都選取沿著垂直于軋制方向的試樣，最后取平均值。本實(shí)驗(yàn)機(jī)帶有引伸計(jì)可以準(zhǔn)確測(cè)量板材的屈服、抗拉、延伸率、n（加工硬化指數(shù)）值和r（塑性應(yīng)變比）值。n值為應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)能反映合金板材的強(qiáng)化能力和抗失穩(wěn)指數(shù)能力，其值越大成型零件厚度分布越均勻，表面質(zhì)量越好不易產(chǎn)生裂紋，成型性能也較好。③電導(dǎo)率測(cè)試金屬的電導(dǎo)率與材料內(nèi)部的原子電子數(shù)量大小有著密切的關(guān)系，而人工時(shí)效和自然時(shí)效過(guò)程中析出的團(tuán)簇、GPⅠ區(qū)、β""或β相直接影響著合金電導(dǎo)率的大小，因?yàn)檫@些將與自由電子發(fā)生碰撞，自由電子的運(yùn)動(dòng)受到限制，具體地可直觀的表現(xiàn)為電導(dǎo)率將減小，因此可以通過(guò)電導(dǎo)率來(lái)表征人工時(shí)效和自然時(shí)效過(guò)程中相的變化情況。采用SIGMASCOPE-SMP10手持式電導(dǎo)率測(cè)
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Grain size-dependent Mg/Si ratio effect on the microstructure and mechanical/electrical properties of Al-Mg-Si-Sc alloys[J]. Shengyu Jiang,Ruihong Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]添加Mn對(duì)6061鋁合金結(jié)晶相和力學(xué)性能的影響[J]. 丁幸宇,程永奇,張鵬,溫林秀,王燕齊,付偉. 金屬熱處理. 2019(03)
[3]淬火速率對(duì)汽車用AA6016鋁合金組織和性能的影響[J]. 姚方方,王巍. 熱加工工藝. 2018(14)
[4]Al-Ti-B細(xì)化劑對(duì)ZL205A鋁合金組織性能的影響[J]. 丁旭,孟令剛,姜立,房燦峰,周秉文,亞斌,趙豐,張興國(guó). 特種鑄造及有色合金. 2018(07)
[5]稀土含量對(duì)Al-Mg-Si汽車板材耐蝕性能的影響[J]. 賀素霞,劉忠俠. 特種鑄造及有色合金. 2011(05)
[6]稀土鉺（Er）改性6063鋁合金鑄態(tài)微觀組織與性能[J]. 黃學(xué)鋒,高原,吳鵬,陳選楠,李冰,劉貴仲,徐晉勇. 金屬熱處理. 2011(02)
[7]合金元素對(duì)6063鋁合金組織性能的影響[J]. 張建新,高愛華. 鑄造. 2007(06)
[8]Cu及熱處理制度對(duì)Al-Mg-Si系合金晶間腐蝕敏感性的影響[J]. 何立子,張曉博,孫秋霞,崔建忠. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2001(02)
博士論文
[1]汽車車身用Al-Mg-Si-Cu合金中析出相演變和熱處理工藝研究[D]. 丁立鵬.重慶大學(xué) 2017
碩士論文
[1]雙級(jí)時(shí)效及Cu含量對(duì)導(dǎo)電軌用Al-Mg-Si合金性能的影響[D]. 李相冉.山東大學(xué) 2017
[2]固溶處理對(duì)車用AA6014鋁合金板材影響的定量研究[D]. 賀陽(yáng).重慶大學(xué) 2017
[3]淬火速率和人工時(shí)效對(duì)汽車車身板AA6016鋁合金組織與性能影響的研究[D]. 李丹.重慶大學(xué) 2016
[4]微合金化及熱處理對(duì)車身用6016鋁合金組織與性能的影響[D]. 劉星興.中南大學(xué) 2013
本文編號(hào)：3333991
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
各種汽車零部件的重量比[5]
廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文Cu元素及熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織及性能的影響6生產(chǎn)過(guò)程中，合理的熱處理制度對(duì)6000系鋁合金板材的性能至關(guān)重要。圖1-2常用的汽車板材的加工流程[32]Figure1-2Machiningprocessofcommonlyusedautomobileplate[32]1.4.1固溶處理固溶處理為6000系鋁合金加工成型過(guò)程中第一道熱處理工序，也是至關(guān)重要的一道工序。由于固溶處理過(guò)程中形成的再結(jié)晶織構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)在控制力學(xué)性能、各向異性和沖壓成型方面起著關(guān)鍵作用，因此優(yōu)化它們以降低力學(xué)性能各向異性，并改善沖壓成型性非常重要。固溶處理是為了保證合金中的粗大第二相充分回溶到基體中去，然后快速冷卻，形成過(guò)飽和固溶體，同時(shí)使軋制態(tài)的組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，使組織均勻，為隨后的人工時(shí)效做準(zhǔn)備[33]。所以對(duì)固溶溫度的選擇尤為重要，一般6000系鋁合金的固溶溫度為500~570℃，固溶溫度的選擇原則上根據(jù)Al-Mg2Si偽二元相圖來(lái)確定，固溶溫度高于固溶度曲線合金中的第二相才能充分回溶到基體中去，固溶溫度要低于固相線溫度，若溫度高于這個(gè)溫度，合金將發(fā)生過(guò)燒現(xiàn)象，出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象的鋁合金是不可補(bǔ)救的[34]。固溶處理中，固溶時(shí)間的選擇也是至關(guān)重要的。固溶時(shí)間的選擇與合金的組織狀態(tài)、板材的厚度、加熱方式、加熱介質(zhì)和裝爐量有關(guān)，基本原則是在所選擇的固溶溫度下保證合金中的第二相充分溶解。固溶處理后的鋁合金基體有較好的固溶強(qiáng)化，微觀組織均勻，有很好的塑性和成型性能[35]。固溶處理后為了防止第二相顆粒的析出，需要立即進(jìn)行淬火處理形成過(guò)飽和固溶體，淬火速率的快慢直接影響合金的過(guò)飽和度和固溶體的含量，因此淬火速率的選擇對(duì)T4
廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文Cu元素及熱處理工藝對(duì)6016鋁合金組織及性能的影響13為了探究合理的人工時(shí)效方法，相比于拉伸試驗(yàn)，顯微硬度的測(cè)試更加方便同時(shí)也不會(huì)損壞樣品。對(duì)金屬而言，硬度的表征方法有很多如：維氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度、顯微硬度和里氏硬度等。本文選用HVS-1000型維氏硬度計(jì)測(cè)試，以表征兩組鋁合金樣品在不同烘烤溫度下和不同時(shí)間的自然時(shí)效過(guò)程中性能的變化。測(cè)試過(guò)程中載荷為0.5kgf，保壓時(shí)間為15s；②拉伸性能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ENISO6892.1-2009，用銑床制備如圖2-1所示的拉伸試樣，本實(shí)驗(yàn)所采用的樣品厚度均為1mm的板材，銑床處理好的樣品邊部會(huì)存在毛刺，拉伸試驗(yàn)過(guò)程中易在此處斷裂，所以用砂紙清除每個(gè)試樣的毛刺，避免影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)。圖2-1拉伸試驗(yàn)樣品尺寸Figure2-1Sizeoftensilesample本實(shí)驗(yàn)所選用的拉伸試驗(yàn)機(jī)為德國(guó)茲維克Z100THW拉伸試驗(yàn)機(jī)，為了能準(zhǔn)確地反應(yīng)板材的均勻性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，分別選取兩個(gè)邊部和中心部試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并每個(gè)部位取三個(gè)平行試樣，都選取沿著垂直于軋制方向的試樣，最后取平均值。本實(shí)驗(yàn)機(jī)帶有引伸計(jì)可以準(zhǔn)確測(cè)量板材的屈服、抗拉、延伸率、n（加工硬化指數(shù)）值和r（塑性應(yīng)變比）值。n值為應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)能反映合金板材的強(qiáng)化能力和抗失穩(wěn)指數(shù)能力，其值越大成型零件厚度分布越均勻，表面質(zhì)量越好不易產(chǎn)生裂紋，成型性能也較好。③電導(dǎo)率測(cè)試金屬的電導(dǎo)率與材料內(nèi)部的原子電子數(shù)量大小有著密切的關(guān)系，而人工時(shí)效和自然時(shí)效過(guò)程中析出的團(tuán)簇、GPⅠ區(qū)、β""或β相直接影響著合金電導(dǎo)率的大小，因?yàn)檫@些將與自由電子發(fā)生碰撞，自由電子的運(yùn)動(dòng)受到限制，具體地可直觀的表現(xiàn)為電導(dǎo)率將減小，因此可以通過(guò)電導(dǎo)率來(lái)表征人工時(shí)效和自然時(shí)效過(guò)程中相的變化情況。采用SIGMASCOPE-SMP10手持式電導(dǎo)率測(cè)
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Grain size-dependent Mg/Si ratio effect on the microstructure and mechanical/electrical properties of Al-Mg-Si-Sc alloys[J]. Shengyu Jiang,Ruihong Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]添加Mn對(duì)6061鋁合金結(jié)晶相和力學(xué)性能的影響[J]. 丁幸宇,程永奇,張鵬,溫林秀,王燕齊,付偉. 金屬熱處理. 2019(03)
[3]淬火速率對(duì)汽車用AA6016鋁合金組織和性能的影響[J]. 姚方方,王巍. 熱加工工藝. 2018(14)
[4]Al-Ti-B細(xì)化劑對(duì)ZL205A鋁合金組織性能的影響[J]. 丁旭,孟令剛,姜立,房燦峰,周秉文,亞斌,趙豐,張興國(guó). 特種鑄造及有色合金. 2018(07)
[5]稀土含量對(duì)Al-Mg-Si汽車板材耐蝕性能的影響[J]. 賀素霞,劉忠俠. 特種鑄造及有色合金. 2011(05)
[6]稀土鉺（Er）改性6063鋁合金鑄態(tài)微觀組織與性能[J]. 黃學(xué)鋒,高原,吳鵬,陳選楠,李冰,劉貴仲,徐晉勇. 金屬熱處理. 2011(02)
[7]合金元素對(duì)6063鋁合金組織性能的影響[J]. 張建新,高愛華. 鑄造. 2007(06)
[8]Cu及熱處理制度對(duì)Al-Mg-Si系合金晶間腐蝕敏感性的影響[J]. 何立子,張曉博,孫秋霞,崔建忠. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2001(02)
博士論文
[1]汽車車身用Al-Mg-Si-Cu合金中析出相演變和熱處理工藝研究[D]. 丁立鵬.重慶大學(xué) 2017
碩士論文
[1]雙級(jí)時(shí)效及Cu含量對(duì)導(dǎo)電軌用Al-Mg-Si合金性能的影響[D]. 李相冉.山東大學(xué) 2017
[2]固溶處理對(duì)車用AA6014鋁合金板材影響的定量研究[D]. 賀陽(yáng).重慶大學(xué) 2017
[3]淬火速率和人工時(shí)效對(duì)汽車車身板AA6016鋁合金組織與性能影響的研究[D]. 李丹.重慶大學(xué) 2016
[4]微合金化及熱處理對(duì)車身用6016鋁合金組織與性能的影響[D]. 劉星興.中南大學(xué) 2013
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