Cu元素及热处理工艺对6016铝合金组织及性能的影响
发布时间：2021-08-10 11:37
为了探究Cu元素和热处理工艺对6016铝合金组织和性能的影响,本文对6016铝合金成分进行调整,增加Cu元素的含量（重量百分比为0.1%）,研究其对铝合金的显微组织、力学性能、烘烤性能和晶间腐蚀性能的影响特点;并采用不同淬火介质进行淬火实验,探究了不同淬火介质对6016铝合金自然时效停放后的力学性能和后续烘烤后晶间腐蚀性能的影响规律,并得出以下结论:（1）6016铝合金在增加Cu含量以后,晶粒得到细化;Cu含量较少与较多的两种合金的铸态组织中主要有:β相（AlFeSi）、过共晶Si、Mg2Si相,而Cu含量较多合金中有金相Q（AlCuMgSi）。（2）随着时效时间的延长,合金的电导率不断提高;合金的时效温度越高,电导率越高,且Cu含量较高的合金电导率较低;增加Cu含量的合金在T4p状态下和烘烤后的力学性能都有提升,且合金达到强度峰值所用的时间更短,在160℃、180℃和200℃时效时,达到强度峰值的时间分别缩短12.5%、25%和11%;随着时效时间的延长,两种合金的耐晶间腐蚀性能逐渐降低,在时效后期,腐蚀类型逐渐由晶间腐蚀转变为点蚀;增加Cu含量的合金,抗晶间腐...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种汽车零部件的重量比[5]
广西大学硕士学位论文Cu元素及热处理工艺对6016铝合金组织及性能的影响6生产过程中，合理的热处理制度对6000系铝合金板材的性能至关重要。图1-2常用的汽车板材的加工流程[32]Figure1-2Machiningprocessofcommonlyusedautomobileplate[32]1.4.1固溶处理固溶处理为6000系铝合金加工成型过程中第一道热处理工序，也是至关重要的一道工序。由于固溶处理过程中形成的再结晶织构和微观结构在控制力学性能、各向异性和冲压成型方面起着关键作用，因此优化它们以降低力学性能各向异性，并改善冲压成型性非常重要。固溶处理是为了保证合金中的粗大第二相充分回溶到基体中去，然后快速冷却，形成过饱和固溶体，同时使轧制态的组织转变为细小的等轴晶粒，使组织均匀，为随后的人工时效做准备[33]。所以对固溶温度的选择尤为重要，一般6000系铝合金的固溶温度为500~570℃，固溶温度的选择原则上根据Al-Mg2Si伪二元相图来确定，固溶温度高于固溶度曲线合金中的第二相才能充分回溶到基体中去，固溶温度要低于固相线温度，若温度高于这个温度，合金将发生过烧现象，出现过烧现象的铝合金是不可补救的[34]。固溶处理中，固溶时间的选择也是至关重要的。固溶时间的选择与合金的组织状态、板材的厚度、加热方式、加热介质和装炉量有关，基本原则是在所选择的固溶温度下保证合金中的第二相充分溶解。固溶处理后的铝合金基体有较好的固溶强化，微观组织均匀，有很好的塑性和成型性能[35]。固溶处理后为了防止第二相颗粒的析出，需要立即进行淬火处理形成过饱和固溶体，淬火速率的快慢直接影响合金的过饱和度和固溶体的含量，因此淬火速率的选择对T4
广西大学硕士学位论文Cu元素及热处理工艺对6016铝合金组织及性能的影响13为了探究合理的人工时效方法，相比于拉伸试验，显微硬度的测试更加方便同时也不会损坏样品。对金属而言，硬度的表征方法有很多如：维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度、显微硬度和里氏硬度等。本文选用HVS-1000型维氏硬度计测试，以表征两组铝合金样品在不同烘烤温度下和不同时间的自然时效过程中性能的变化。测试过程中载荷为0.5kgf，保压时间为15s；②拉伸性能根据标准ENISO6892.1-2009，用铣床制备如图2-1所示的拉伸试样，本实验所采用的样品厚度均为1mm的板材，铣床处理好的样品边部会存在毛刺，拉伸试验过程中易在此处断裂，所以用砂纸清除每个试样的毛刺，避免影响后续实验。图2-1拉伸试验样品尺寸Figure2-1Sizeoftensilesample本实验所选用的拉伸试验机为德国兹维克Z100THW拉伸试验机，为了能准确地反应板材的均匀性和数据的准确性，分别选取两个边部和中心部试样进行实验，并每个部位取三个平行试样，都选取沿着垂直于轧制方向的试样，最后取平均值。本实验机带有引伸计可以准确测量板材的屈服、抗拉、延伸率、n（加工硬化指数）值和r（塑性应变比）值。n值为应变强化指数能反映合金板材的强化能力和抗失稳指数能力，其值越大成型零件厚度分布越均匀，表面质量越好不易产生裂纹，成型性能也较好。③电导率测试金属的电导率与材料内部的原子电子数量大小有着密切的关系，而人工时效和自然时效过程中析出的团簇、GPⅠ区、β""或β相直接影响着合金电导率的大小，因为这些将与自由电子发生碰撞，自由电子的运动受到限制，具体地可直观的表现为电导率将减小，因此可以通过电导率来表征人工时效和自然时效过程中相的变化情况。采用SIGMASCOPE-SMP10手持式电导率测
【参考文献】：
期刊论文
[1]Grain size-dependent Mg/Si ratio effect on the microstructure and mechanical/electrical properties of Al-Mg-Si-Sc alloys[J]. Shengyu Jiang,Ruihong Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]添加Mn对6061铝合金结晶相和力学性能的影响[J]. 丁幸宇,程永奇,张鹏,温林秀,王燕齐,付伟. 金属热处理. 2019(03)
[3]淬火速率对汽车用AA6016铝合金组织和性能的影响[J]. 姚方方,王巍. 热加工工艺. 2018(14)
[4]Al-Ti-B细化剂对ZL205A铝合金组织性能的影响[J]. 丁旭,孟令刚,姜立,房灿峰,周秉文,亚斌,赵丰,张兴国. 特种铸造及有色合金. 2018(07)
[5]稀土含量对Al-Mg-Si汽车板材耐蚀性能的影响[J]. 贺素霞,刘忠侠. 特种铸造及有色合金. 2011(05)
[6]稀土铒（Er）改性6063铝合金铸态微观组织与性能[J]. 黄学锋,高原,吴鹏,陈选楠,李冰,刘贵仲,徐晋勇. 金属热处理. 2011(02)
[7]合金元素对6063铝合金组织性能的影响[J]. 张建新,高爱华. 铸造. 2007(06)
[8]Cu及热处理制度对Al-Mg-Si系合金晶间腐蚀敏感性的影响[J]. 何立子,张晓博,孙秋霞,崔建忠. 中国有色金属学报. 2001(02)
博士论文
[1]汽车车身用Al-Mg-Si-Cu合金中析出相演变和热处理工艺研究[D]. 丁立鹏.重庆大学 2017
硕士论文
[1]双级时效及Cu含量对导电轨用Al-Mg-Si合金性能的影响[D]. 李相冉.山东大学 2017
[2]固溶处理对车用AA6014铝合金板材影响的定量研究[D]. 贺阳.重庆大学 2017
[3]淬火速率和人工时效对汽车车身板AA6016铝合金组织与性能影响的研究[D]. 李丹.重庆大学 2016
[4]微合金化及热处理对车身用6016铝合金组织与性能的影响[D]. 刘星兴.中南大学 2013
本文编号：3333991
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种汽车零部件的重量比[5]
广西大学硕士学位论文Cu元素及热处理工艺对6016铝合金组织及性能的影响6生产过程中，合理的热处理制度对6000系铝合金板材的性能至关重要。图1-2常用的汽车板材的加工流程[32]Figure1-2Machiningprocessofcommonlyusedautomobileplate[32]1.4.1固溶处理固溶处理为6000系铝合金加工成型过程中第一道热处理工序，也是至关重要的一道工序。由于固溶处理过程中形成的再结晶织构和微观结构在控制力学性能、各向异性和冲压成型方面起着关键作用，因此优化它们以降低力学性能各向异性，并改善冲压成型性非常重要。固溶处理是为了保证合金中的粗大第二相充分回溶到基体中去，然后快速冷却，形成过饱和固溶体，同时使轧制态的组织转变为细小的等轴晶粒，使组织均匀，为随后的人工时效做准备[33]。所以对固溶温度的选择尤为重要，一般6000系铝合金的固溶温度为500~570℃，固溶温度的选择原则上根据Al-Mg2Si伪二元相图来确定，固溶温度高于固溶度曲线合金中的第二相才能充分回溶到基体中去，固溶温度要低于固相线温度，若温度高于这个温度，合金将发生过烧现象，出现过烧现象的铝合金是不可补救的[34]。固溶处理中，固溶时间的选择也是至关重要的。固溶时间的选择与合金的组织状态、板材的厚度、加热方式、加热介质和装炉量有关，基本原则是在所选择的固溶温度下保证合金中的第二相充分溶解。固溶处理后的铝合金基体有较好的固溶强化，微观组织均匀，有很好的塑性和成型性能[35]。固溶处理后为了防止第二相颗粒的析出，需要立即进行淬火处理形成过饱和固溶体，淬火速率的快慢直接影响合金的过饱和度和固溶体的含量，因此淬火速率的选择对T4
广西大学硕士学位论文Cu元素及热处理工艺对6016铝合金组织及性能的影响13为了探究合理的人工时效方法，相比于拉伸试验，显微硬度的测试更加方便同时也不会损坏样品。对金属而言，硬度的表征方法有很多如：维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度、显微硬度和里氏硬度等。本文选用HVS-1000型维氏硬度计测试，以表征两组铝合金样品在不同烘烤温度下和不同时间的自然时效过程中性能的变化。测试过程中载荷为0.5kgf，保压时间为15s；②拉伸性能根据标准ENISO6892.1-2009，用铣床制备如图2-1所示的拉伸试样，本实验所采用的样品厚度均为1mm的板材，铣床处理好的样品边部会存在毛刺，拉伸试验过程中易在此处断裂，所以用砂纸清除每个试样的毛刺，避免影响后续实验。图2-1拉伸试验样品尺寸Figure2-1Sizeoftensilesample本实验所选用的拉伸试验机为德国兹维克Z100THW拉伸试验机，为了能准确地反应板材的均匀性和数据的准确性，分别选取两个边部和中心部试样进行实验，并每个部位取三个平行试样，都选取沿着垂直于轧制方向的试样，最后取平均值。本实验机带有引伸计可以准确测量板材的屈服、抗拉、延伸率、n（加工硬化指数）值和r（塑性应变比）值。n值为应变强化指数能反映合金板材的强化能力和抗失稳指数能力，其值越大成型零件厚度分布越均匀，表面质量越好不易产生裂纹，成型性能也较好。③电导率测试金属的电导率与材料内部的原子电子数量大小有着密切的关系，而人工时效和自然时效过程中析出的团簇、GPⅠ区、β""或β相直接影响着合金电导率的大小，因为这些将与自由电子发生碰撞，自由电子的运动受到限制，具体地可直观的表现为电导率将减小，因此可以通过电导率来表征人工时效和自然时效过程中相的变化情况。采用SIGMASCOPE-SMP10手持式电导率测
【参考文献】：
期刊论文
[1]Grain size-dependent Mg/Si ratio effect on the microstructure and mechanical/electrical properties of Al-Mg-Si-Sc alloys[J]. Shengyu Jiang,Ruihong Wang. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]添加Mn对6061铝合金结晶相和力学性能的影响[J]. 丁幸宇,程永奇,张鹏,温林秀,王燕齐,付伟. 金属热处理. 2019(03)
[3]淬火速率对汽车用AA6016铝合金组织和性能的影响[J]. 姚方方,王巍. 热加工工艺. 2018(14)
[4]Al-Ti-B细化剂对ZL205A铝合金组织性能的影响[J]. 丁旭,孟令刚,姜立,房灿峰,周秉文,亚斌,赵丰,张兴国. 特种铸造及有色合金. 2018(07)
[5]稀土含量对Al-Mg-Si汽车板材耐蚀性能的影响[J]. 贺素霞,刘忠侠. 特种铸造及有色合金. 2011(05)
[6]稀土铒（Er）改性6063铝合金铸态微观组织与性能[J]. 黄学锋,高原,吴鹏,陈选楠,李冰,刘贵仲,徐晋勇. 金属热处理. 2011(02)
[7]合金元素对6063铝合金组织性能的影响[J]. 张建新,高爱华. 铸造. 2007(06)
[8]Cu及热处理制度对Al-Mg-Si系合金晶间腐蚀敏感性的影响[J]. 何立子,张晓博,孙秋霞,崔建忠. 中国有色金属学报. 2001(02)
博士论文
[1]汽车车身用Al-Mg-Si-Cu合金中析出相演变和热处理工艺研究[D]. 丁立鹏.重庆大学 2017
硕士论文
[1]双级时效及Cu含量对导电轨用Al-Mg-Si合金性能的影响[D]. 李相冉.山东大学 2017
[2]固溶处理对车用AA6014铝合金板材影响的定量研究[D]. 贺阳.重庆大学 2017
[3]淬火速率和人工时效对汽车车身板AA6016铝合金组织与性能影响的研究[D]. 李丹.重庆大学 2016
[4]微合金化及热处理对车身用6016铝合金组织与性能的影响[D]. 刘星兴.中南大学 2013
本文编号：3333991
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