热处理及预变形对汽车车身用Al-Mg-Si合金组织与性能的影响

发布时间：2019-10-16 11:20

【摘要】：汽车轻量化是解决能源危机、环境污染及安全问题的有效途径,铝合金作为汽车轻量化的主要用材,越来越受到国内外政府、企业及科研人员的关注,而Al-Mg-Si合金凭借着其优良的综合性能成为了汽车轻量化的首选材料,但该系铝合金板材存在着自然时效过程中的“停放效应”以及烘烤硬化速率较慢等问题,制约了其在实际生产中的广泛应用。本文以此为研究背景,以6016铝合金为研究对象,通过金相显微组织观察、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、硬度测试、拉伸性能测试、成形性能测试等观察测试手段,研究了热处理及预变形对汽车车身用Al-Mg-Si铝合金组织性能的影响,以及冷轧变形过程中织构的演变规律,将微观组织与宏观力学性能结合起来,试图通过调整热处理及加工工艺,找到既能加快合金强化相时效析出又能抑制自然时效不利影响的工艺参数。主要得到以下结论:(1)双级淬火工艺在一定程度上可以有效抑制自然时效对板材力学性能的影响,还能促进板材的快速时效强化,但如果淬火温度太低(70℃),板材自然时效的抑制作用不明显,淬火温度过高(130℃),合金板材在烤漆前的强度较高,不利于冲压成形,所以当淬火温度居中(100℃)且保温时间为50min~60min时,不但板材自然时效的抑制作用明显,且烤漆硬化效应最高。(2)随着淬火保温时间的延长,板材硬度达到峰值所需时间缩短,但峰值硬度呈现出先增大后减小的趋势,当保温时间为40min~60min时,合金的峰值硬度在108HV~110HV,且峰值硬度出现的时间在60min~90min之间;当自然时效时间小于1天时,淬火保温5min~20min即可大幅度促进板材的烤漆时效速度;当自然时效时间为1~3天时,淬火保温时间需要在40min~60min才能有效促进烤漆硬化效率;当自然时效时间在1周以上时,淬火时间需保持50min~60min之间,才能使烤漆态合金板材满足实际生产需要。(3)随着冷轧变形量的增加,合金内的位错密度逐渐增加,板材的强度逐渐升高,塑性逐渐下降,且自然时效对板材力学性能的影响也更弱;经过烤漆时效后,板材的强度和延伸率均有提升;在同一变形量下,随着时效温度的升高,合金达到峰值硬度的时间在缩短,在相同时效温度下,板材的峰值硬度随着变形量的增加出现时间越短,且峰值硬度更大。(4)随着变形量的增加典型的形变织构Copper{112}111、S{124}211会逐渐取代再结晶织构Cube{001}100成为主要且稳定的取向,其中Cube织构有利于板材的塑性成形,而Copper织构对合金强度的提升有较大的帮助。当形变量低于20%时晶粒取向主要为{001}、{012}取向,当变形量大于40%时,晶粒取向转为{011}、{112}、{123}取向。当合金变形量大于60%时,晶粒之间会形成形变带,且形变带的织构类型主要为强度较高的Copper{112}111织构和强度较弱的Cube{001}100织构组成。
【图文】：

DSC曲线,双级,铝合金,DSC曲线

图1.1 6016 铝合金双级淬火态和T4 态DSC 曲线[42]，在合金板材固溶淬火后立即进行短时低温时的烤漆硬化值，同时还可以保证其在烤漆前有良对于提升板材烤漆前的成形性能及烤漆硬化效应0℃~180℃，保温 10min 以内时可以很好的满足以x 铝合金在固溶水淬后立即进行预时效的最佳工艺际生产中应用最多的预时效温度是 70℃~100℃[43]为水淬、油淬和风淬，刘星兴等[26]研究发现，16 铝合金进行 100℃×1h 的油淬之后再水淬，可以保持稳定，同时还能提高板材的烤漆硬化值；P和水淬结合的淬火方式，其研究表明，该双级淬的热处理方式，，通过该处理后的板材可以有效抑从而抑制自然时效过程中板材强度硬度的提升，等[45]研究了 6016 汽车板的气垫炉固溶工艺，研淬下的好，且固溶工艺下合金内可溶析出相在

欧拉空间,晶粒取向,织构

{111}<112> 90° 55° 45°{111}<110> 0° 55° 45°图1.2 欧拉空间中的和β 取向线经大量研究表明，面心立方金属的晶粒取向在热处理和塑性加工过程中的会根据不同条件发生相应的变化，它们总会倾向于聚集在取向空间的和 β 取向线附近，通过对各取向线附近织构密度进行统计分析可以大致了解晶粒取向的聚集情况，为后期通过取向线分析织构提供更为直观的判断依据。如图 1.2 所示为取向空间中取向线的位置，从图中的标
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21;TG166.3

【参考文献】