新能源汽车用6061铝合金挤压型材的疲劳和耐腐蚀性能研究
发布时间：2021-03-23 08:53
随着汽车保有量的增加,环境污染和能源危机成为全世界亟待解决的问题。增加铝制材料在汽车中的用量,实现汽车轻量化是解决该问题的重要手段之一。6061铝合金作为可热处理强化铝合金,具有中等强度、优异的成型性和良好的耐腐蚀性,在汽车零部的生产制造中得到广泛应用。汽车零部件在服役过程中可能因受循环载荷而发生疲劳破坏,同时暴露在大气环境中产生的腐蚀会使汽车零部件结构性能下降,所以疲劳和耐腐蚀性能是选择汽车用型材时要考虑的重要因素。本文以新能源汽车电池托架用6061铝合金挤压型材作为研究对象,分析了后续时效热处理对型材显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,并选取6061-T6合金进行疲劳性能研究。首先,分析了人工时效热处理对6061挤压型材显微组织和常规力学性能的影响。试验结果表明在180℃下人工时效时,合金沉淀析出序列为:过饱和固溶体（α）→G.P.区→亚稳的′′相→亚稳的′+′相→平衡的β+Q相。人工时效5 h时,试验合金中析出大量弥散分布的增强相′′,显微硬度和抗拉强度分别达到最大值122 HV和327 M...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某铝加工企业生产的汽车用铝合金挤压型材:(a)减震器支架；(b)防撞梁吸能盒
现其疲劳裂纹可能萌生于晶界处。纹扩展阶段生后将立即进入扩展阶段，Forsyth 等人[32]研究发现疲：沿最大切应力方向扩展的第一阶段和垂直于加载应力扩展第一阶段，裂纹是以纯剪切的方式扩展，故一般沿循环加载初期，合金表面或近表面处有较多处于扩展第分低，且大多数很早就停止扩展，成为非扩展裂纹。只和晶界的影响下，扩展方向逐步偏转为与加载应力垂直后，如图 1-2 所示开始进入裂纹扩展第二阶段，也称为金疲劳断口上可观察到疲劳条带，这是疲劳裂纹稳定扩在塑性较好的材料（如铝、铜及其合金中）更易被观察加载次数相对应，疲劳条带的宽度反应了疲劳裂纹扩展
（Scanning electron microscopy, SEM）的一个标准附件，两者结合可以同时对试样进形貌观察、取向分析、相鉴定等研究[41]。由于 EBSD 功能强大且操作便捷，近年来被泛应用于金属材料疲劳的研究中。EBSD 由于能获得合金取向信息，常被用来分析晶粒取向对疲劳裂纹扩展路径的响。中内外学者们利用 EBSD 研究了沉淀强化铝合金在不同环境下的疲劳性能，得到劳裂纹主要有以下四种晶体学扩展方式：沿着{111}滑移面或变形带扩展；沿着{001}者{101}面扩展；裂纹扩展面并不与任何特定平面平行；沿着合金晶界扩展。且裂纹扩晶体学特性会随着合金疲劳环境的改变而发生变化[42]。Zeng L R[43]基于 EBSD 对 60铝合金疲劳性能进行研究时发现，如图 1-3 所示，合金中穿晶扩展的疲劳裂纹均沿着金的易滑移面，即{111}面扩展。雷家峰等人[44]利用 EBSD 技术研究了一种亚稳 β 钛金的疲劳性能，基于疲劳裂纹穿晶扩展时晶粒的取向分布信息，提出了疲劳裂纹穿晶裂的晶体学理论模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在新能源汽车工业的应用现状及展望[J]. 李龙,夏承东,宋友宝,周德敬. 轻合金加工技术. 2017(09)
[2]铝锂合金2198-T8高周疲劳性能及其裂纹萌生机理[J]. 许罗鹏,曹小建,李久楷,刘永杰,陈渝,王清远. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]高成型性铝合金汽车车身板中Cu对合金基本成形性能的影响[J]. 代陈绪. 铝加工. 2016(06)
[4]2219铝合金在不同加载应力下的疲劳断裂机制[J]. 汪莹,姜锋,路丽英,刘乐乐,李致良. 轻合金加工技术. 2016(09)
[5]固溶温度对7075铝合金组织及高周疲劳性能的影响[J]. 刘义伦,羿九火,杨大炼,李松柏,陶洁. 金属热处理. 2016(03)
[6]热处理制度对含Yb航空铝合金电化学腐蚀行为的影响[J]. 孙擎擎,陈康华,陈启元. 中国有色金属学报. 2016(03)
[7]用循环极化曲线研究Al和铝合金的点蚀行为[J]. 贺俊光,文九巴,孙乐民,高军伟. 腐蚀科学与防护技术. 2015(05)
[8]“铝”掀起“新能源时代”下的汽车革命浪潮[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2015(32)
[9]织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 雷欣,聂祚仁,黄晖,文胜平. 机械工程材料. 2015(06)
[10]提高汽车铝散热器耐腐蚀性的途径[J]. 凌亚标,孙兴隆. 汽车零部件. 2014(12)
博士论文
[1]时效处理及表面磨削对7xxx系铝合金局部腐蚀行为的影响[D]. 王珊珊.哈尔滨工业大学 2015
[2]铝合金高周疲劳的能量耗散模型及寿命预测[D]. 张亮.哈尔滨工业大学 2013
[3]Al-12.7Si-0.7Mg变形铝合金的强化机理[D]. 刘芳.东北大学 2012
[4]Al-Mg-Si-Cu系6005A合金的时效硬化行为及析出相的微观结构表征[D]. 杨文超.中南大学 2011
[5]B93高强铝合金热处理及疲劳断裂行为的研究[D]. 蹇海根.中南大学 2010
硕士论文
[1]6061铝合金热变形及时效行为研究[D]. 姚鹏.燕山大学 2013
[2]典型铝合金在模拟海洋大气环境中腐蚀规律研究[D]. 苏霄.河北工程大学 2013
[3]Al-Mg-Si-Cu合金腐蚀特性与显微结构间关系的研究[D]. 李祥亮.湖南大学 2013
[4]Al-Si-Cu-Mg合金时效强化“双峰”现象形成机理[D]. 吴雪丰.沈阳工业大学 2013
[5]盐雾腐蚀对A356铝合金性能的影响[D]. 付小琪.西安工业大学 2012
[6]2024铝合金高周疲劳性能及机理研究[D]. 李海雄.东北大学 2011
[7]高强高韧Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳断裂性能以及微观组织的研究[D]. 文康.中南大学 2010
[8]点支式玻璃板及铝合金板材的疲劳性能研究[D]. 贺小平.清华大学 2008
[9]提高汽车轮毂用铝合金的冲击韧性[D]. 郭红.重庆大学 2006
[10]铝合金大气腐蚀室内加速试验研究[D]. 罗振华.天津大学 2004
本文编号：3095530
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某铝加工企业生产的汽车用铝合金挤压型材:(a)减震器支架；(b)防撞梁吸能盒
现其疲劳裂纹可能萌生于晶界处。纹扩展阶段生后将立即进入扩展阶段，Forsyth 等人[32]研究发现疲：沿最大切应力方向扩展的第一阶段和垂直于加载应力扩展第一阶段，裂纹是以纯剪切的方式扩展，故一般沿循环加载初期，合金表面或近表面处有较多处于扩展第分低，且大多数很早就停止扩展，成为非扩展裂纹。只和晶界的影响下，扩展方向逐步偏转为与加载应力垂直后，如图 1-2 所示开始进入裂纹扩展第二阶段，也称为金疲劳断口上可观察到疲劳条带，这是疲劳裂纹稳定扩在塑性较好的材料（如铝、铜及其合金中）更易被观察加载次数相对应，疲劳条带的宽度反应了疲劳裂纹扩展
（Scanning electron microscopy, SEM）的一个标准附件，两者结合可以同时对试样进形貌观察、取向分析、相鉴定等研究[41]。由于 EBSD 功能强大且操作便捷，近年来被泛应用于金属材料疲劳的研究中。EBSD 由于能获得合金取向信息，常被用来分析晶粒取向对疲劳裂纹扩展路径的响。中内外学者们利用 EBSD 研究了沉淀强化铝合金在不同环境下的疲劳性能，得到劳裂纹主要有以下四种晶体学扩展方式：沿着{111}滑移面或变形带扩展；沿着{001}者{101}面扩展；裂纹扩展面并不与任何特定平面平行；沿着合金晶界扩展。且裂纹扩晶体学特性会随着合金疲劳环境的改变而发生变化[42]。Zeng L R[43]基于 EBSD 对 60铝合金疲劳性能进行研究时发现，如图 1-3 所示，合金中穿晶扩展的疲劳裂纹均沿着金的易滑移面，即{111}面扩展。雷家峰等人[44]利用 EBSD 技术研究了一种亚稳 β 钛金的疲劳性能，基于疲劳裂纹穿晶扩展时晶粒的取向分布信息，提出了疲劳裂纹穿晶裂的晶体学理论模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金在新能源汽车工业的应用现状及展望[J]. 李龙,夏承东,宋友宝,周德敬. 轻合金加工技术. 2017(09)
[2]铝锂合金2198-T8高周疲劳性能及其裂纹萌生机理[J]. 许罗鹏,曹小建,李久楷,刘永杰,陈渝,王清远. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]高成型性铝合金汽车车身板中Cu对合金基本成形性能的影响[J]. 代陈绪. 铝加工. 2016(06)
[4]2219铝合金在不同加载应力下的疲劳断裂机制[J]. 汪莹,姜锋,路丽英,刘乐乐,李致良. 轻合金加工技术. 2016(09)
[5]固溶温度对7075铝合金组织及高周疲劳性能的影响[J]. 刘义伦,羿九火,杨大炼,李松柏,陶洁. 金属热处理. 2016(03)
[6]热处理制度对含Yb航空铝合金电化学腐蚀行为的影响[J]. 孙擎擎,陈康华,陈启元. 中国有色金属学报. 2016(03)
[7]用循环极化曲线研究Al和铝合金的点蚀行为[J]. 贺俊光,文九巴,孙乐民,高军伟. 腐蚀科学与防护技术. 2015(05)
[8]“铝”掀起“新能源时代”下的汽车革命浪潮[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2015(32)
[9]织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 雷欣,聂祚仁,黄晖,文胜平. 机械工程材料. 2015(06)
[10]提高汽车铝散热器耐腐蚀性的途径[J]. 凌亚标,孙兴隆. 汽车零部件. 2014(12)
博士论文
[1]时效处理及表面磨削对7xxx系铝合金局部腐蚀行为的影响[D]. 王珊珊.哈尔滨工业大学 2015
[2]铝合金高周疲劳的能量耗散模型及寿命预测[D]. 张亮.哈尔滨工业大学 2013
[3]Al-12.7Si-0.7Mg变形铝合金的强化机理[D]. 刘芳.东北大学 2012
[4]Al-Mg-Si-Cu系6005A合金的时效硬化行为及析出相的微观结构表征[D]. 杨文超.中南大学 2011
[5]B93高强铝合金热处理及疲劳断裂行为的研究[D]. 蹇海根.中南大学 2010
硕士论文
[1]6061铝合金热变形及时效行为研究[D]. 姚鹏.燕山大学 2013
[2]典型铝合金在模拟海洋大气环境中腐蚀规律研究[D]. 苏霄.河北工程大学 2013
[3]Al-Mg-Si-Cu合金腐蚀特性与显微结构间关系的研究[D]. 李祥亮.湖南大学 2013
[4]Al-Si-Cu-Mg合金时效强化“双峰”现象形成机理[D]. 吴雪丰.沈阳工业大学 2013
[5]盐雾腐蚀对A356铝合金性能的影响[D]. 付小琪.西安工业大学 2012
[6]2024铝合金高周疲劳性能及机理研究[D]. 李海雄.东北大学 2011
[7]高强高韧Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳断裂性能以及微观组织的研究[D]. 文康.中南大学 2010
[8]点支式玻璃板及铝合金板材的疲劳性能研究[D]. 贺小平.清华大学 2008
[9]提高汽车轮毂用铝合金的冲击韧性[D]. 郭红.重庆大学 2006
[10]铝合金大气腐蚀室内加速试验研究[D]. 罗振华.天津大学 2004
本文编号：3095530
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