本文關(guān)鍵詞：Al-Mg-Si-Cu合金的自然時效及其對后續(xù)人工時效的影響

  更多相關(guān)文章： Al-Mg-Si-Cu合金 自然時效 人工時效 團簇 析出相

【摘要】：Al-Mg-Si-Cu合金密度低,成形性能好,經(jīng)過熱處理后能夠得到中高強度,是一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)材料,尤其是作為車身板材料在汽車輕量化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在實際的生產(chǎn)過程中,這些合金在進行人工時效處理之前不可避免地會在室溫下停放,因而會發(fā)生自然時效的過程。大多數(shù)情況下,自然時效對后續(xù)人工時效的時效硬化響應(yīng)有不利的影響,這種效應(yīng)稱之為“自然時效的負(fù)面影響”。本文選取了三種Mg/Si含量比不同的合金(Mg/Si=0.5、1.0、2.0),對其進行了多種時間的自然時效后,在不同的溫度下進行人工時效(180℃、2150C和250℃)。采用顯微硬度測試、透射電子顯微鏡(TEM)觀察和差示掃描量熱法(DSC)測試等手段研究自然時效對后續(xù)人工時效的影響,并對其作用機制進行探討。對于烤漆硬化處理(即短期人工時效處理),得到的主要結(jié)論如下：自然時效對后續(xù)的烤漆硬化處理有負(fù)面影響,隨著自然時效時間延長,這種負(fù)面影響加劇。經(jīng)歷了相同的自然時效時間,Mg/Si含量比最小的合金具有更弱的自然時效負(fù)面影響,只有當(dāng)自然時效時間足夠長時,自然時效對三種合金后續(xù)的烤漆硬化處理產(chǎn)生相同程度的負(fù)面影響,烤漆硬化潛力消失。自然時效過程中產(chǎn)生的原子團簇大部分在后續(xù)烤漆硬化處理過程中不穩(wěn)定存在,會使烤漆處理后合金中尺寸較大、強化效果較好的Pre-β"相所占的比例變小,導(dǎo)致合金的硬度下降和自然時效負(fù)面影響的產(chǎn)生。對于180℃峰值人工時效,得到的主要結(jié)論如下：(1)三種合金經(jīng)歷了短期自然時效時,對于Mg/Si含量比較大的兩種合金,隨著自然時效時間延長,自然時效對后續(xù)人工時效顯現(xiàn)出一個嚴(yán)重的負(fù)面影響。相反的,Mg/Si含量比最小的合金沒有明顯的自然時效負(fù)面影響。當(dāng)三種合金進行了長期自然時效時,Mg/Si含量比較大的兩種合金出現(xiàn)了自然時效負(fù)面效應(yīng)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,而Mg/Si含量比最小的合金則出現(xiàn)了嚴(yán)重的自然時效負(fù)面影響；(2)自然時效對后續(xù)人工時效過程中Q"相(L相)的析出沒有明顯影響,其對后續(xù)人工時效的影響主要是通過影響針狀p”相的形核生長產(chǎn)生的。我們基于自然時效原子團簇在后續(xù)人工時效中的穩(wěn)定性,提出一種新的機制來描述自然時效是如何對后續(xù)人工時效產(chǎn)生負(fù)面影響的,而自然時效原子團簇的穩(wěn)定性受合金的Mg/Si含量比和自然時效時間影響；(3)DSC測試發(fā)現(xiàn)自然時效原子團簇有兩種類型,分別為Cdl和Cd2。自然時效負(fù)面影響與p”相在少量穩(wěn)定的自然時效團簇上異質(zhì)形核生長,使得p”相尺寸分布寬化及粗化析出相出現(xiàn)有關(guān)。自然時效負(fù)面效應(yīng)的反轉(zhuǎn)則是由于絕大部分的自然時效團簇在人工時效過程中溶解,p”相在基體中重新均勻形核長大,并使其尺寸分布重新變得集中且粗化析出相的出現(xiàn)消失所導(dǎo)致的。對于高溫人工時效(215℃和250℃),得到的主要結(jié)論如下：與常規(guī)的180℃人工時效相似,自然時效對后續(xù)人工時效產(chǎn)生影響也是通過影響針狀析出相的尺寸和分布產(chǎn)生的。但不一樣的是,自然時效對后續(xù)高溫人工時效的負(fù)面影響得到減弱甚至消失,其原因有兩方面。一方面,高的時效溫度促使析出相尺寸粗化。另一方面,高溫人工時效使自然時效原子團簇快速地溶解,從而抑制了自然時效的負(fù)面影響。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si-Cu合金 自然時效 人工時效 團簇 析出相
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21;TG156.92
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-28
• 1.1 Al-Mg-Si-Cu合金的應(yīng)用背景及研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2 Al-Mg-Si-Cu合金的主要強化機制16-19
• 1.2.1 固溶強化16-17
• 1.2.2 細(xì)晶強化17
• 1.2.3 第二相強化17
• 1.2.4 析出強化17-19
• 1.3 Al-Mg-Si(-Cu)合金的時效析出序列19-22
• 1.3.1 Al-Mg-Si合金的時效析出序列19-21
• 1.3.2 Al-Mg-Si-Cu合金的時效析出序列21-22
• 1.4 Al-Mg-Si(-Cu)合金自然時效對后續(xù)人工時效的影響22-27
• 1.4.1 Al-Mg-Si(-Cu)合金的自然時效過程22-24
• 1.4.2 Al-Mg-Si(-Cu)合金自然時效對后續(xù)人工時效的正面影響24-25
• 1.4.3 Al-Mg-Si(-Cu)合金自然時效對后續(xù)人工時效的負(fù)面影響25-27
• 1.5 本文的研究目的和內(nèi)容27-28
• 第2章 實驗方法28-33
• 2.1 實驗合金制備28
• 2.2 熱處理工藝28-29
• 2.3 實驗研究方法及樣品制備29-33
• 2.3.1 顯微硬度測試30
• 2.3.2 透射電子顯微鏡觀察30-32
• 2.3.3 差熱掃描熱量儀測試32-33
• 第3章 Al-Mg-Si-Cu合金自然時效對烤漆硬化處理的負(fù)面影響33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 合金的自然時效過程33-35
• 3.3 自然時效對烤漆硬化處理的負(fù)面影響35-38
• 3.3.1 自然時效對合金烤漆硬化潛力的負(fù)面影響35-36
• 3.3.2 自然時效對合金烤漆硬化效果的負(fù)面影響36-38
• 3.4 合金烤漆硬化處理后的顯微結(jié)構(gòu)表征38-42
• 3.5 分析與討論42-47
• 3.5.1 烤漆硬化處理后合金中析出相的統(tǒng)計分析42-45
• 3.5.2 自然時效對烤漆硬化處理產(chǎn)生負(fù)面影響的機理45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 自然時效對后續(xù)180℃時效硬化的負(fù)面影響48-71
• 4.1 引言48-49
• 4.2 短期自然時效對后續(xù)180℃時效硬化的負(fù)面影響49-59
• 4.2.1 短期自然時效對后續(xù)180℃時效硬化行為的負(fù)面影響49-51
• 4.2.2 180℃峰值人工時效樣品的顯微結(jié)構(gòu)表征51-54
• 4.2.3 180℃峰值人工時效樣品中析出相的統(tǒng)計分析54-56
• 4.2.4 分析與討論56-59
• 4.3 長期自然時效對后續(xù)180℃時效硬化的負(fù)面影響59-69
• 4.3.1 長期自然時效對后續(xù)180℃時效硬化行為的負(fù)面影響59-61
• 4.3.2 180℃峰值人工時效樣品的顯微結(jié)構(gòu)表征61-64
• 4.3.3 180℃峰值人工時效樣品中析出相的統(tǒng)計分析64-65
• 4.3.4 分析與討論65-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 自然時效對后續(xù)高溫時效硬化的負(fù)面影響71-86
• 5.1 引言71
• 5.2 自然時效對后續(xù)215℃時效硬化的負(fù)面影響71-77
• 5.2.1 自然時效對后續(xù)215℃時效硬化行為的影響71-73
• 5.2.2 215℃峰值人工時效樣品的顯微結(jié)構(gòu)表征73-75
• 5.2.3 215℃峰值人工時效樣品中析出相的統(tǒng)計分析75-77
• 5.3 自然時效對后續(xù)250℃時效硬化的負(fù)面影響77-84
• 5.3.1 自然時效對后續(xù)250℃時效硬化行為的影響78-79
• 5.3.2 250℃峰值人工時效樣品的顯微結(jié)構(gòu)表征79-82
• 5.3.3 250℃峰值人工時效樣品中析出相的統(tǒng)計分析82-84
• 5.4 分析與討論84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-97
• 致謝97-98
• 附錄A (攻讀學(xué)位所期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)98

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