热处理工艺对Al-Mg-Si-Cu合金抗腐蚀性能和微观结构的影响

发布时间：2020-06-21 23:09

【摘要】：可热处理强化的6xxx系(Al-Mg-Si(-Cu))合金由于其具有密度小、综合力学性能、焊接性能和成形性能好等特点,被广泛应用于众多领域,例如航天航空、汽车、高铁、地铁。通常认为不含Cu的6xxx系铝合金具有良好的抗腐蚀性能,含Cu的6xxx系铝合金抗腐蚀性能较差。Al-Mg-Si-Cu合金在实际服役过程中会受到各种应力,并且在沿海区域或雨雾天气工作时又易受腐蚀介质的侵蚀。在这个过程中Al-Mg-Si-Cu合金容易发生晶间腐蚀和应力腐蚀,从而严重影响设备的使用寿命,更危及到生产建设人员的生命财产安全。随着交通运输行业的快速发展,人们对铝合金抗腐蚀性能的要求越来越高,因此探寻能够提高Al-Mg-Si-Cu合金抗腐蚀性能的工艺是非常重要的。本文采用硬度测试、慢应变速率拉伸实验、晶间腐蚀实验和TEM表征等手段,系统地研究了传统T6工艺、形变时效工艺、回归再时效工艺(RRA)、双级时效工艺(T78)对Al-Mg-Si-Cu合金抗应力腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能与显微结构的影响。研究结果如下:(1)经过传统T6工艺处理的合金有严重的应力腐蚀和晶间腐蚀敏感性。与T6工艺相比,形变时效工艺既能大幅提高合金的强度,又能有效提高合金的抗应力腐蚀和抗晶间腐蚀性能,T78工艺、RRA工艺能在保证合金强度的同时有效提高合金的抗应力腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能。(2)对于经过传统T6工艺处理的合金,晶内主要形成的是针状β″相。由于β″相几乎不含Cu,Cu原子均匀地分布在基体中或晶界析出相处,从而使基体和晶界析出相电位较高,增加了与电位较低的PFZ之间的电位差,因此合金具有严重的腐蚀敏感性。(3)形变时效工艺中,预时效可以调控合金的硬度和抗腐蚀性能,预时效处理为峰值人工时效时合金获得了硬度和抗腐蚀性能的最优结合。冷轧引入的高密度位错有效提高了合金的硬度;晶内析出大量纳米级富Cu的板条状Q"相或弯曲连续状析出相,消除了晶界析出相的形成,并大大降低了基体与PFZ之间的电位差,显著提高了合金的抗腐蚀性能。自然时效、欠人工时效和峰值人工时效预处理的合金晶内析出程度依次增大,合金的抗腐蚀性能依次升高。(4)形变时效工艺中,再时效处理的温度对合金抗腐蚀性能的影响并不明显,其主要原因是不同温度的再时效时间均选择为峰值时效时间,导致合金内析出程度相似,从而导致合金的抗腐蚀性能相似。(5)经RRA工艺与T78工艺处理后,合金晶内析出相主要为板条状析出相,还有少量的针状析出相。含Cu板条状析出相消耗了大量Al基体中的Cu,使基体与PFZ之间的电位差明显降低,因此提高了合金的抗腐蚀性能。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21;TG166.3
【图文】：

示意图,位错运动,析出相,示意图

饱和固溶体会发生脱溶致使合金的强度得到提升，而称为时效处理。经固溶处理和淬火处理后，将合金放自然时效，将合金放在室温以上某一温度保留一定时时效或者人工时效处理的合金，其强度都会有所提高出相或者原子团簇能够起到阻碍位错运动的作用。当时，如图 1.1b 所示，位错可以切过团簇并和它一起发碍，因此提高了合金的强度。当位错无法切过该析出因受到阻碍而变得弯曲，当外应力不断增加时致使位在析出相附近形成一个位错环，形成位错环之后位错动受到阻碍致使材料的强度得到提升，如图 1.1a 所示l-Mg-Si-Cu 合金最重要的强化方法，它的析出规律随着度及时间等因素的改变而改变，例如热处理可改变合布。由此可见热处理工艺不同会导致合金出现不同的

序列,铝合金,序列,局部腐蚀

图 1.2 6xxx 系铝合金析出序列[6]-Cu 合金的腐蚀形式料与周围的环境或介质间形成了相互的作用而引所说的腐蚀通常指的是金属因发生腐蚀而损坏，学或电化学或物理作用，而产生的性能衰退和破化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀，铝合金主要发将腐蚀分为局部腐蚀及全面腐蚀，局部腐蚀又包晶间腐蚀、剥落腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等[25过更换材料来防止事故的发生，但局部腐蚀由于其潜在危害程度远高于全面腐蚀。为了防止和延备工艺，调整合金成分及组织，改变合金内部的还可以通过在材料表面添加涂层，对材料表面预料内部不受腐蚀[26]。

【参考文献】