【摘要】：溫室效應(yīng)與能源緊張已成為全世界范圍亟待解決的問題。在汽車工業(yè)中,使用鋁合金代替鋼鐵材料、減輕汽車重量是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。6063鋁合金屬于可熱處理強化的變形鋁合金,具有密度低、比強度高、擠壓成形性優(yōu)良及耐腐蝕性能良好等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種汽車零部件的生產(chǎn)制造。熱擠壓技術(shù)是汽車用鋁合金型材常用的生產(chǎn)工藝之一。為了提高6063鋁合金型材的力學(xué)性能和企業(yè)的生產(chǎn)效率,本文對該合金在大擠壓比和較高擠壓速度下的組織演變和力學(xué)性能進行了研究。首先,分析了6063鋁合金鑄錠的顯微組織特征,確定了該合金適宜的均勻化處理制度。其次,通過熱壓縮模擬實驗,研究了6063鋁合金在不同條件下的熱變形行為,構(gòu)建熱加工圖,探索合金適宜的熱加工工藝。之后,通過熱擠壓試驗研究了擠壓比(尤其是大擠壓比)及擠壓速度對6063鋁合金組織和性能的影響。最后,選取最佳性能的擠壓棒材進行熱處理,分析了時效時間對合金組織和性能的影響。熱壓縮試驗表明,6063鋁合金在熱變形過程中,流變應(yīng)力受到應(yīng)變量、變形溫度及應(yīng)變速率的影響。在變形初始階段,隨著應(yīng)變量增大,流變應(yīng)力急劇升高,隨后表現(xiàn)為兩種變化趨勢:當(dāng)應(yīng)變速率為1-10 s~(-1)時,流變應(yīng)力隨著應(yīng)變量增加變化不大,呈現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)流變特征;當(dāng)應(yīng)變速率為20 s~(-1)時,流變應(yīng)力到達峰值后逐漸下降。構(gòu)建了6063合金熱加工圖,發(fā)現(xiàn)加工失穩(wěn)區(qū)域隨著應(yīng)變量增大而擴大,向高溫高應(yīng)變速率區(qū)域擴展。觀察顯微組織,發(fā)現(xiàn)合金在加工失穩(wěn)區(qū)容易發(fā)生局部流變和剪切變形,而在安全加工區(qū)域組織較為均勻。合金在高溫低應(yīng)變速率條件下發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。結(jié)合熱加工圖及顯微組織分析,獲得合金適宜的熱加工溫度為460-490℃,應(yīng)變速率為2-6.3 s~(-1)。合金在熱壓縮變形過程中滿足Arrhenius型本構(gòu)方程,合金變形熱激活能為161.51 kJ/mol,流變應(yīng)力本構(gòu)方程為:熱擠壓實驗表明,6063鋁合金在大擠壓比和高速擠壓下均可獲得表面質(zhì)量優(yōu)良的擠壓棒材。合金在熱擠壓過程中發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。晶粒隨著擠壓比的增大不斷細化,組織由沿著擠壓方向拉長的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆傻容S再結(jié)晶晶粒組成。由于細晶強化的作用,合金力學(xué)性能隨著擠壓比的增大而提高。當(dāng)擠壓比為156時,合金抗拉強度和伸長率達到最大值,分別為239 MPa和27.4%。擠壓材的拉伸斷口由大量等軸韌窩組成,斷裂機制為韌性斷裂。隨著擠壓速度的增大,合金晶粒尺寸增大,力學(xué)性能有所降低。合金經(jīng)過擠壓后具有明顯的擇優(yōu)取向,隨著擠壓比增大,織構(gòu)向100絲織構(gòu)轉(zhuǎn)變,且織構(gòu)強度增大。擠壓速度對合金織構(gòu)的變化影響不大。熱處理實驗表明,6063鋁合金經(jīng)過固溶處理及人工時效處理后,晶粒均發(fā)生長大。經(jīng)過530℃50 min固溶處理后,合金內(nèi)細小的沉淀相溶解于基體中,只存在少量粗大的雜質(zhì)相,抗拉強度和伸長率得到明顯提高,分別為264 MPa和30.3%。在后續(xù)170℃人工時效時,針狀細小的?"相重新從基體中析出,并隨著時效時間延長而逐漸向?'相和?(Mg_2Si)轉(zhuǎn)變。顯微硬度值隨著時效時間的延長對應(yīng)的時效曲線呈現(xiàn)明顯的“雙峰”特征,分別在6 h和15 h達到時效峰值,硬度值分別為87.2 HV和94.9 HV,抗拉強度分別為301 MPa和339 MPa,而伸長率有所下降,分別為16.7%和16.4%。合金固溶態(tài)拉伸斷裂方式為典型的韌性斷裂,而時效態(tài)斷裂機制主要為脆性斷裂,伴隨局部塑性斷裂。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21;TG379
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文別對應(yīng)于兩種軟化機制。動態(tài)回復(fù)對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 1-1(a)所示，后隨著應(yīng)變量的增加趨于穩(wěn)定。動態(tài)再結(jié)晶對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 1-1應(yīng)力達到峰值后隨著應(yīng)變量增加而逐漸下降。合金發(fā)生動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再相對應(yīng)的組織特征決定了材料的熱加工性能。

形技術(shù)技術(shù)是指將坯料放入指定模具內(nèi)，在擠壓機提供的強大模具中擠出，獲得具有所需形狀、尺寸及力學(xué)性能中金屬材料正擠壓示意圖如圖 1-2 所示[38]。擠壓過，使得金屬能夠盡可能發(fā)揮其塑性。擠壓工藝有操、尺寸精度高等優(yōu)點，從而成為汽車用鋁型材常用的壓材的需求不斷增大，對于汽車鋁型材擠壓工藝的，世界各國相繼開發(fā)了靜液擠壓、等溫擠壓、復(fù)合現(xiàn)代擠壓技術(shù)水平的衡量標準之一，高速擠壓已成的主要目標[39]。

第一章 緒論1 6000 系鋁擠壓型材在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用000 系鋁合金在汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于汽車車身框架、車輪、電機殼、油箱、保險汽車零部件的生產(chǎn)[40]。采用熱處理后的 6000 系鋁合金生產(chǎn)汽車車身框架，可足使用條件，如 Audi A8 的車身框架就是應(yīng)用此系列合金生產(chǎn)制造而成的。日系列合金生產(chǎn)散熱器，美國采用 6061 鋁合金生產(chǎn)汽車車輪，大大減輕了車輪6082 鋁合金可用于生產(chǎn)汽車控制臂、行李架、法蘭罩等零件[42]。除此之外，系鋁合金中添加微粒、陶瓷纖維等制備復(fù)合材料可用于生產(chǎn)汽車發(fā)動機零件、活摩擦件等。圖 1-3 為某鋁加工企業(yè)采用 6000 系鋁合金擠壓制備的汽車用零部件

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本文編號：2805577