【摘要】：高強高塑的6000系鋁合金是金屬材料領(lǐng)域的一個重要研究課題,在汽車輕量化和航空領(lǐng)域有著不可替代的作用,本文采用自行制備的9種不同成分的6000鋁合金鍛壓材和3種不同成分的鋁合金熱壓材,通過顯微組織分析、拉伸性能測試、腐蝕實驗、XRD分析、EBSD分析以及電導(dǎo)率測試等手段分別研究了Mg、Cu、Mn含量以及Mg/Si相同時,Mg、Si、Cu三種主要合金元素的增加對6000系鋁合金組織性能的影響,同時研究了固溶時效制度對9種鋁合金鍛壓材組織性能的影響,主要得到以下結(jié)論:(1)研究了Mg元素在0.941%-1.16%這個區(qū)間內(nèi)時,Mg元素含量和固溶時效工藝對鋁合金鍛壓材Al-xMg-0.95Si-1.02Cu-0.33Mn-0.015Sr-0.21Zr組織性能的影響,結(jié)果表明:三種合金成分在此范圍內(nèi)時,合金的峰值時效強度均大于405MPa且延伸率在10%以上,拉伸性能十分優(yōu)秀,Mg含量增加對合金的晶粒尺寸、抗拉強度、延伸率和抗剝落腐蝕性能影響不大;會使合金的電導(dǎo)率、抗晶間腐蝕能力下降;使合金的硬度上升。使三種合金獲得最佳力學(xué)性能的最佳固溶溫度均為540℃,最佳時效溫度在180℃-190℃之間且應(yīng)隨著Mg含量的增加選擇更高的時效溫度,最佳時效時間為4h。其中合金鍛壓材Al-0.94Mg-0.95Si-1.02Cu-0.33Mn-0.023Sr-0.21Zr的力學(xué)性能最佳其峰值時效強度達(dá)到422.27Mpa延伸率為11.16%。(2)研究了Cu元素在1.0%-1.25%這個區(qū)間內(nèi)時,Cu元素含量和固溶時效工藝對鋁合金鍛壓材Al-0.98Mg-1Si-xCu-0.335Mn-0.2Zr-0.015Sr組織性能的影響,結(jié)果表明:合金成分在此范圍內(nèi)時,合金的峰值時效強度均大于410MPa且延伸率在10%以上,拉伸性能十分優(yōu)秀,Cu含量增加對合金的抗剝落腐蝕性能影響不大;使合金的延伸率、電導(dǎo)率、抗晶間腐蝕性能下降;使合金的晶粒尺寸、抗拉強度、硬度和過燒敏感性上升。使兩種合金獲得最佳力學(xué)性能的最佳固溶溫度均為540℃,最佳時效溫度在180℃-190℃之間且應(yīng)隨著Cu含量的增加選擇更低的時效溫度,最佳時效時間在4h-6h之間且應(yīng)隨著Cu含量的增加選擇更低的時效溫時間。其中合金鍛壓材Al-0.97Mg-0.99Si-1.25Cu-0.33Mn-0.014Sr-0.21Zr的力學(xué)性能最佳其峰值時效強度達(dá)到431.23Mpa延伸率為13.56%。(3)研究了在Mg/Si相同時,Mg、Si、Cu三種主要合金元素的增加對Al-xMg-ySi-zCu-0.335Mn-0.2Zr-0.020Sr組織性能的影響,結(jié)果表明:合金成分在此范圍內(nèi)時,合金的峰值時效強度均大于410MPa且延伸率在10%以上,拉伸性能十分優(yōu)秀,主要合金元素的增加對合金的晶粒尺寸、抗剝落腐蝕能力影響不大;使合金的延伸率、電導(dǎo)率、抗晶間腐蝕能力下降;使合金的硬度上升。合金強度并不會隨著主要合金元素的增加單調(diào)上升,當(dāng)合金中Mg含量大1.24%、Si含量大于1.25%、Cu含量大于1.03%時繼續(xù)加入這三種元素反而會使合金抗拉強度降低。四種合金獲得最佳力學(xué)性能的最佳固溶溫度均為540℃,最佳時效溫度在180℃-190℃之間且應(yīng)隨著三種主要合金元素含量的增加選擇更低的時效溫度,最佳時效時間在4h-8h之間且應(yīng)隨著三種主要合金元素含量的增加選擇更低的時效時間。其中合金鍛壓材Al-1.24Mg-1.26Si-1.03Cu-0.33Mn-0.020Sr-0.20Zr的力學(xué)性能最佳其峰值時效強度達(dá)到425.05MPa延伸率為10.76%。(4)研究了Mn元素在0%-1.061%這個區(qū)間內(nèi)時,Mn元素含量對鋁合金熱壓材Al-0.91Mg-0.81Si-1.02Cu-xMn-0.2Zr-0.02Sr組織性能的影響,結(jié)果表明:Mn元素的增加能顯著細(xì)化合金晶粒同時會使得合金晶粒的等軸度下降,但在Mn元素含量大于0.7%后繼續(xù)加入Mn元素對合金晶粒尺寸的影響不大。同時Mn元素的增加會明顯降低合金的抗拉強度。Mn元素的增加對合金的抗剝落腐蝕能力影響不大,但是會大幅提高合金的抗晶間腐蝕能力,綜合考慮Mn元素對合金抗拉性能、晶粒尺寸和抗腐蝕性能的影響,為了細(xì)化6000系鋁合金晶粒,在合金中加入0.7%左右的Mn元素較為合理。本文研究了Mg含量、Cu含量、Mn含量、Mg/Si相同時Mg、Si、Cu三種主要合金元素的總含量以及熱處理工藝對6000系鋁合金組織性能的影響,為新型6000系鋁合金的開發(fā)提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG166.3;TG146.21
【圖文】：

合金元素與熱處理工藝對 6000 系高強高塑鋁合金組織性能的調(diào)控第二章 合金制備與實驗檢測方法2.1 實驗方案實驗合金采用常規(guī)熔鑄工藝制備。為了研究合金元素和固溶時效制度對 6000 系鋁合金組織和性能的影響，擬定了一整套實驗方案，具體實驗流程如圖 2-1 所示。合金成分優(yōu)化設(shè)計

圖 2.2 熔煉方法及部分鑄錠照片F(xiàn)ig 2.2 Smelting method and partial ingot photos行熔煉的合金的成分使用德國 SPECTRO 分光儀進(jìn)行測量，合金的真實成分?jǐn)?shù)據(jù)-2 中列出，合金實際成分基本與設(shè)計成分相當(dāng)。表 2-2 鋁合金實際測量成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）Table 2-2 Actual measurement components of aluminum alloy (mass fraction/%)Mg Si Cu Mn Sr Zr Al# 0.941 0.951 1.02 0.334 0.023 0.213 Bal# 1.04 0.938 1.02 0.336 0.006 0.206 Bal# 1.16 0.971 1.04 0.328 0.011 0.224 Bal# 0.996 1.057 1.00 0.335 0.017 0.206 Bal# 0.966 0.987 1.25 0.334 0.014 0.207 Bal# 1.13 1.11 1.00 0.335 0.018 0.219 Bal

江 蘇 大 學(xué) 專 業(yè) 碩 士 學(xué) 位 論 文鍛壓加工、熱壓加工9 號合金進(jìn)行鍛壓加工，具體鍛壓工藝為：先將合金鑄錠放入箱式爐加熱到，待合金熱透后取出并放在液壓機上進(jìn)行壓縮變形并鍛壓成如圖 2.3（a）變形量控制在 150%左右。-13 號合金進(jìn)行熱壓加工，具體熱壓工藝為：將合金鑄錠放入箱式爐加熱到，待合金熱透后取出并放在壓力機上進(jìn)行一次徑相加壓，將合金壓成 2.3，變形量控制在 62.5%左右(a) (b)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2761310