成分梯度变化的6016铝合金组织与性能的研究

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Al-Mg-Si系铝合金强度中等,具有良好的成形性和抗腐蚀性,是汽车轻量化的优选材料之一。本文以6016铝合金为研究对象,发明了一种新型铝合金高通量制备方法。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD),通过显微硬度和拉伸性能测试,系统研究了 Mg/Si质量比、Mg、Si合金含量对铸态、轧制态合金组织性能的影响,探讨了合金在轧制过程中组织性能的演变,并分析了热处理制度对合金性能的影响。研究结果如下:(1)随着Mg/Si质量比的提升,6016铝合金铸态及轧制态晶粒细化。铸态合金硬度提升,电导率降低;轧制板材屈服强度和抗拉强度提高,延伸率变化不大。(2)6016铝合金铸态组织中主要有黑色的不规则的Mg2Si相、灰色的AlMnFeSi、细长的AlFeSi相及少量的Q相(AlCuMgSi)。经550℃/8h均匀化处理后,合金中大部分的合金相溶入基体,只留有少量的残余相。(3)6016合金在热轧时以小角度晶界居多,存在黄铜R织构{111}<110>和{111}<112>、Y{110}<111>、{114}<481>以及再结晶织构 Cube{001}<100>。初次冷轧后,小角度晶界开始向大角度晶界转移,黄铜R织构强度减少,{114}<481>逐渐向Y{110}<111>演变。经360℃/2h中间退火后,大角度晶界迅速增加,Cube{001}<100>强度大大提高,Y织构逐渐减弱。最终冷轧后,还是以大角度晶界为主,黄铜R织构增强,仍保留一定的Cube{001}<100>,并出现了较强的旋转高斯Goss织构。Mg、Si合金元素量的提高,合金板材的再结晶晶粒变小,立方织构强度减弱,板材力学性能提升明显。(4)6016合金具有人工时效和烘烤硬化性,随着时效时间和烘烤时间的延长,合金硬度整体提高,但在时效初期出现了硬度回归现象。经过150℃/20min高温低时的预时效工艺处理后进行烤漆模拟,三种Mg、Si含量不同的合金板材具有良好的力学性能,且随着Mg、Si含量的提升合金板材的力学性能会相应提高。三种合金板材的延伸率均在24%以上,烘烤前屈服强度分别为154MPa,151MPa,131MPa,烘烤后屈服强度则是达到了 235MPa,228MPa,226MPa。三种预时效后的合金室温停放过程中合金的屈服强度和抗拉强度不断上升。随着停放时间的增长,在经过烘烤处理的合金屈服强度和抗拉强度降低。
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