本文關(guān)鍵詞：Al-Mg-Si-Cu合金的變形時(shí)效工藝研究

  更多相關(guān)文章： Al-Mg-Si-Cu合金 變形 時(shí)效 軋制 位錯(cuò) 析出

【摘要】：鋁合金相比于傳統(tǒng)的鋼鐵材料,具有密度小、強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好以及易回收等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)、電子產(chǎn)品和食品包裝等領(lǐng)域,同時(shí)也是航空航天以及汽車(chē)制造業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料。為了節(jié)能減排,Al-Mg-Si-Cu(6xxx系)合金在汽車(chē)工業(yè)與航空航天領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是6xxx系鋁合金相對(duì)較低的強(qiáng)度限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用,因此,在保持塑性的情況下如何提高其強(qiáng)度是目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)心的問(wèn)題。本課題采用變形時(shí)效的方法,通過(guò)改變軋制前的初始晶粒大小以及軋制過(guò)程中的軋制溫度和軋制變形量,來(lái)探討這些參數(shù)對(duì)時(shí)效變形工藝制備Al-Mg-Si-Cu合金的影響。本文結(jié)合硬度測(cè)試和拉伸性能測(cè)試等力學(xué)性能測(cè)試方法和電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)和差示掃描量熱分析(DSC)等材料表征方法來(lái)研究時(shí)效變形工藝中加工參數(shù)對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)總共采用了三種Al-Mg-Si-Cu合金:L1(Al-0.75Mg-0.75Si-0.8Cu,wt.%)、L2(Al-1.0Mg-0.5Si-0.8Cu,wt.%)和L3(Al-1.0Mg-0.5Si-0.8Cu-0.1Ti,wt.%),分三個(gè)部分:第一部分采用的是L2和L3兩種合金,L3合金含有微量的Ti,初始晶粒更加細(xì)小,兩種合金工藝條件相同,探討初始晶粒大小對(duì)的Al-Mg-Si-Cu合金力學(xué)性能的影響;第二部分采用了L1、L2和L3三種合金,熱處理工藝相同,僅改變軋制過(guò)程的溫度來(lái)研究其對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金力學(xué)性能的影響;第三部分采用L1和L2的兩種合金,改變軋制過(guò)程的變形量,來(lái)研究變形量對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。本論文得到的主要結(jié)論有以下幾點(diǎn):(1)對(duì)于變形時(shí)效工藝,當(dāng)軋制前處理為自然時(shí)效一天時(shí),初始晶粒尺寸越小,合金的硬度反而越低,并且強(qiáng)度與延伸率都會(huì)降低;當(dāng)軋制前處理為人工時(shí)效180℃×10min時(shí),初始晶粒尺寸的大小對(duì)合金硬度和強(qiáng)度雖然基本沒(méi)有影響,但延伸率會(huì)有所降低。綜合考慮,對(duì)于時(shí)效變形工藝而言,細(xì)化初始晶粒尺寸并不能提高合金的力學(xué)性能。(2)對(duì)于L1、L2合金,無(wú)論軋制前處理是自然時(shí)效還是人工時(shí)效,液氮冷軋相較于室溫冷軋,會(huì)導(dǎo)致合金的硬度有略微的下降,同時(shí)強(qiáng)度與延伸率也會(huì)降低,并且這種負(fù)面效應(yīng)對(duì)Mg/Si比為2的L2合金而言更大;對(duì)于L3合金,當(dāng)軋制前處理為人工時(shí)效時(shí),液氮冷軋對(duì)合金的影響相比于室溫冷軋差別不大;軋制前處理為NA1D時(shí),液氮冷軋相比室溫冷軋,合金的硬度有所提升,提升后的硬度和強(qiáng)度與室溫冷軋的前處理NA1D的L2合金相近,但是這種工藝既增加了軋制的工序又增加了添加Ti的成本,顯然沒(méi)有必要,所以,對(duì)于這種變形時(shí)效工藝而言,室溫冷軋的效果比液氮冷軋效果好,所以沒(méi)有必要選擇工藝更加復(fù)雜的液氮冷軋。(3)隨著變形量的增加,冷軋Al-Mg-Si-Cu合金的硬度會(huì)逐漸增加,后續(xù)時(shí)效過(guò)程中形變合金均能進(jìn)一步強(qiáng)化但時(shí)效硬化能力逐漸下降。隨著變形量的增大,合金的強(qiáng)度會(huì)逐漸增加,延伸率會(huì)先下降再上升。即使變形量很大時(shí),強(qiáng)度顯著提升的Al-Mg-Si-Cu合金仍具有很好的延伸率。(4)變形量對(duì)合金的微觀組織有顯著的影響,晶粒沿著軋制方向逐漸被顯著拉長(zhǎng)為層狀結(jié)構(gòu),晶粒內(nèi)部發(fā)生破碎的現(xiàn)象,并且形成大量亞晶界等缺陷。變形量比較小的時(shí)候,合金內(nèi)位錯(cuò)密度隨著形變量的增加而增加;變形量比較大的時(shí)候,位錯(cuò)會(huì)發(fā)生纏結(jié)甚至形成亞晶。形變導(dǎo)致的位錯(cuò)組態(tài)變化顯著影響合金的析出特性,通過(guò)調(diào)整形變量和時(shí)效工藝有助于制備強(qiáng)度和塑性良好結(jié)合的鋁合金。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si-Cu合金 變形 時(shí)效 軋制 位錯(cuò) 析出
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG339;TG166.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-28
• 1.1 6xxx系鋁合金簡(jiǎn)介15-20
• 1.1.1 鋁合金的分類(lèi)15-16
• 1.1.2 6xxx系A(chǔ)l-Mg-Si(Cu)合金概述16
• 1.1.3 6xxx系鋁合金的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2 Al-Mg-Si-Cu合金的強(qiáng)化機(jī)制20-22
• 1.2.1 固溶強(qiáng)化20
• 1.2.2 細(xì)晶強(qiáng)化20
• 1.2.3 位錯(cuò)強(qiáng)化20
• 1.2.4 析出強(qiáng)化20-22
• 1.3 Al-Mg-Si-Cu合金的析出序列與析出相22-24
• 1.3.1 不含Cu的Al-Mg-Si合金22-23
• 1.3.2 含Cu的Al-Mg-Si合金23-24
• 1.4 制備高強(qiáng)鋁合金的方法24-26
• 1.4.1 調(diào)控合金元素24-25
• 1.4.2 調(diào)控?zé)峒庸すに?/span>25-26
• 1.5 本論文的研究目的和主要內(nèi)容26-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器28-34
• 2.2.1 顯微硬度測(cè)試29
• 2.2.2 拉伸測(cè)試儀29-30
• 2.2.3 差示掃描量熱儀30
• 2.2.4 掃描電子顯微鏡30-32
• 2.2.5 透射電子顯微鏡32-34
• 第3章 初始晶粒大小對(duì)變形時(shí)效結(jié)合制備的Al-Mg-Si-Cu合金的影響34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)熱加工和熱處理過(guò)程34-35
• 3.3 初始晶粒大小35-36
• 3.4 傳統(tǒng)T6處理Al-Mg-Si-Cu合金的力學(xué)性能36-37
• 3.4.1 時(shí)效硬化曲線(xiàn)36
• 3.4.2 拉伸性能36-37
• 3.5 新工藝Al-Mg-Si-Cu合金的力學(xué)性能37-38
• 3.5.1 時(shí)效硬化曲線(xiàn)37-38
• 3.5.2 拉伸性能38
• 3.6 分析討論38-39
• 3.7 本章小結(jié)39-40
• 第4章 軋制溫度對(duì)變形時(shí)效結(jié)合制備的Al-Mg-Si-Cu合金的影響40-46
• 4.1 前言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程40-41
• 4.3 力學(xué)性能41-45
• 4.3.1 L1合金兩種熱處理工藝得到的力學(xué)性能41-42
• 4.3.2 L2合金兩種熱處理工藝得到的力學(xué)性能42-44
• 4.3.3 L3合金兩種熱處理工藝得到的力學(xué)性能44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 變形量對(duì)變形時(shí)效結(jié)合制備的Al-Mg-Si-Cu合金的影響46-65
• 5.1 引言46-47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程47
• 5.3 預(yù)變形對(duì)前處理為NA1D的L1合金時(shí)效硬化特性和顯微結(jié)構(gòu)的影響47-53
• 5.3.1 時(shí)效硬化特性47-48
• 5.3.2 拉伸性能48-49
• 5.3.3 晶粒結(jié)構(gòu)49
• 5.3.4 亞晶結(jié)構(gòu)和析出相49-51
• 5.3.5 分析討論51-53
• 5.4 預(yù)變形對(duì)前處理為NA1D的L2合金時(shí)效硬化特性和顯微結(jié)構(gòu)的影響53-58
• 5.4.1 時(shí)效硬化特性53-54
• 5.4.2 拉伸性能54
• 5.4.3 晶粒結(jié)構(gòu)54-55
• 5.4.4 亞晶結(jié)構(gòu)和析出相55-57
• 5.4.5 DSC測(cè)試結(jié)果57-58
• 5.5 預(yù)變形對(duì)前處理為 180℃×10min的L2合金時(shí)效硬化特性和顯微結(jié)構(gòu)的影響58-63
• 5.5.1 時(shí)效硬化特性58-59
• 5.5.2 拉伸性能59
• 5.5.3 晶粒結(jié)構(gòu)59-60
• 5.5.4 亞晶結(jié)構(gòu)和析出相60-62
• 5.5.5 分析討論62-63
• 5.6 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-75
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文)75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 賈志宏;丁立鵬;吳賽楠;王雪麗;劉慶;陳昌云;;汽車(chē)車(chē)身用6000系鋁合金板材微觀組織與熱處理工藝的研究進(jìn)展[J];材料工程;2014年12期

2 李祥亮;陳江華;劉春輝;馮佳妮;王時(shí)豪;;T6和T78時(shí)效工藝對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];金屬學(xué)報(bào);2013年02期

3 寧康琪;彭北山;盛志敬;寧愛(ài)林;;高強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)化機(jī)制[J];邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

4 詹志強(qiáng);;鋁合金汽車(chē)車(chē)身板應(yīng)用現(xiàn)狀及需求前景[J];有色金屬加工;2012年06期

5 王禹華;;船用鋁合金的幾種焊接方法[J];機(jī)械制造;2012年03期

6 陳江華;劉春輝;;AlMgSi(Cu)合金中納米析出相的結(jié)構(gòu)演變[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2011年10期

7 姚宗勇;劉慶;A.Godfrey;劉偉;;大應(yīng)變量冷軋AA1050鋁合金微觀組織與織構(gòu)的演變[J];金屬學(xué)報(bào);2009年06期

8 王孟君;黃電源;姜海濤;;汽車(chē)用鋁合金的研究進(jìn)展[J];金屬熱處理;2006年09期

9 邵光杰,張恒華,許珞萍;汽車(chē)用鋁合金材料及熱處理進(jìn)展[J];金屬熱處理;2004年01期

10 劉昌斌,夏長(zhǎng)清,戴曉元;高強(qiáng)高韌鋁合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];礦冶工程;2003年05期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李祥亮;Al-Mg-Si-Cu合金腐蝕特性與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系的研究[D];湖南大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1013629