本文關(guān)鍵詞：自行車車架鋁合金材料及其加工工藝研究

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【摘要】：目前車架鋁合金材料應(yīng)用最多的是6061合金,其車架具有美觀、輕便、易于加工、成本較低等優(yōu)點(diǎn),但是常規(guī)6061鋁合金抗拉強(qiáng)度多低于300MPa,其車架安全可靠性較低,無法滿足較高標(biāo)準(zhǔn)的要求。為解決此問題,本文根據(jù)中高端自行車車架的不同要求,設(shè)計(jì)了三種不同成分的自行車車架用鋁合金,分別標(biāo)記為1#、2#和3#,三種鋁合金均為Al-Mg-Si系合金。通過顯微組織分析、拉伸性能測(cè)試、自行車車架可靠性測(cè)試等手段研究了三種車架鋁合金的組織性能特征,尤其是其車架的水平力可靠性能,并針對(duì)車架鋁合金制備過程中出現(xiàn)的問題,研究其熱加工工藝。 制備的1#鋁合金,其抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為330MPa和14.1%。1#鋁合金的公路車車架可以順利通過EN14766標(biāo)準(zhǔn)中可靠性測(cè)試。研究發(fā)現(xiàn),1#合金中的微量Zr和Er具有細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用,進(jìn)而提高合金力學(xué)性能及其車架的安全可靠性能。 制備的2#鋁合金,其延伸率可達(dá)15.8%,同時(shí)抗拉強(qiáng)度仍可達(dá)370MPa。2#鋁合金的山地車車架可以順利通過EN14766標(biāo)準(zhǔn)中可靠性測(cè)試。2#車架鋁合金鑄棒的鑄造中心裂紋傾向較大。熔鑄生產(chǎn)中采用如下措施可以有效防止中心裂紋：降低合金精煉溫度至725-735℃,同時(shí)控制吹氮精煉帶起的鋁液高度小于250mm；降低合金澆鑄溫度至710-720℃,同時(shí)提高鑄棒托盤下移速度至130～140mm/min；減小冷卻水壓力至0.14-0.16MPa。 3#鋁合金的山地車車架可以使車架重量從之前的1800g減到1450g,同時(shí)確保車架順利通過EN14766標(biāo)準(zhǔn)中的可靠性測(cè)試。采用正交熱處理實(shí)驗(yàn)的方法,研究了T6工藝中固溶溫度、固溶時(shí)間、時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間對(duì)3#車架鋁合金力學(xué)性能影響的程度和規(guī)律。510℃×3h水淬、170℃×18h空冷的T6熱處理可以獲得良好的綜合力學(xué)性能。經(jīng)過此T6工藝處理,3#鋁合金的抗拉強(qiáng)度可達(dá)403MPa,同時(shí)延伸率仍能保持在16.4%。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 Al-Mg-Si 組織性能 自行車車架 可靠性 T6熱處理
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.21;U484
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 自行車概述10-12
• 1.2 自行車車架及其材料簡(jiǎn)介12-15
• 1.3 鋁合金概述15-20
• 1.3.1 鋁合金的性能特點(diǎn)15-16
• 1.3.2 合金元素對(duì)鋁合金組織性能影響16-19
• 1.3.3 鋁合金強(qiáng)化機(jī)制19-20
• 1.4 車架鋁合金的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容及目的22-23
• 2 研究方案及過程23-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)合金的成分設(shè)計(jì)23-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)合金及其車架制備25-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)合金熔鑄工藝26-27
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)合金擠壓工藝27-28
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)合金焊接工藝28-29
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)合金管材及其焊接車架的熱處理29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)合金組織性能檢測(cè)29-32
• 2.3.1 顯微組織觀察29-30
• 2.3.2 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)30
• 2.3.3 車架可靠性測(cè)試30-32
• 3 1#車架鋁合金的組織性能研究32-38
• 3.1 微合金元素ZR和ER對(duì)合金組織和力學(xué)性能影響32-34
• 3.2 微合金元素ZR和ER對(duì)合金車架可靠性的影響34-36
• 3.3 1#鋁合金車架斷裂機(jī)理分析36-38
• 4 2#車架鋁合金制備及其組織性能研究38-46
• 4.1 2#鋁合金的組織和力學(xué)性能特征38-39
• 4.2 車架可靠性分析39-41
• 4.3 2#車架鋁合金鑄棒的中心裂紋與防治41-46
• 4.3.1 2#鋁合金鑄棒的中心裂紋41-42
• 4.3.2 2#合金鑄棒中心裂紋原因分析42-44
• 4.3.3 2#合金鑄棒中心裂紋控制措施44-46
• 5 3#車架鋁合金組織性能特征及熱處理工藝研究46-58
• 5.1 3#鋁合金組織及力學(xué)性能特征46-47
• 5.2 車架可靠性分析47-48
• 5.3 3#鋁合金熱處理工藝研究48-55
• 5.3.1 熱處理實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果48-50
• 5.3.2 工藝參數(shù)對(duì)硬度的影響規(guī)律50-52
• 5.3.3 工藝參數(shù)對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響規(guī)律52-53
• 5.3.4 工藝參數(shù)對(duì)屈服強(qiáng)度的影響規(guī)律53-54
• 5.3.5 工藝參數(shù)對(duì)延伸率的影響規(guī)律54
• 5.3.6 3#合金綜合性能最好的T6處理工藝54-55
• 5.4 3#合金熱處理強(qiáng)韌化機(jī)制55-58
• 6 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果65-67
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：600289