固溶处理对车用AA6014铝合金板材影响的定量研究

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可热处理强化的6xxx系铝合金由于其优良的综合力学性能、冲压成形性能以及抗腐蚀性能,是目前汽车轻量化的理想材料,主要用于汽车车身板。AA6014铝合金由于具有优异的翻边性能,目前被广泛应用于汽车车身外板。其中固溶处理对提高6xxx系铝合金的综合性能至关重要。在大多实验室研究中通常采用560℃保温30分钟,而工业上连续化生产仅能保温几分钟甚至几十秒,因此,深入优化该合金的固溶处理参数,为其在汽车生产中的应用提供更完备的理论支撑与技术指导十分必要。本文系统地研究了短时间固溶处理参数对冷轧态的AA6014铝合金板材力学性能和微观组织的影响。对冷轧态AA6014铝合金板材进行不同参数的固溶处理,采用显微硬度、单轴拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)测试板材的力学性能并对合金微观组织进行表征,通过导电率测量和差示扫描量热(DSC)技术定量分析合金固溶处理效果。主要研究结果如下:(1)AA6014铝合金最优的短时间固溶处理工艺为570℃保温1分钟,其效果与实验室常用的560℃保温30分钟的固溶处理基本一致,最有利于工业化生产。经过570℃保温1分钟的固溶处理后,Mg2Si颗粒的体积百分数迅速从固溶处理前的1.58%降至几乎为0。(2)采用扫描电子图像分析获得Mg2Si颗粒的面积百分数以及采用导电率测量并计算获得体积百分数均是定量研究第二相溶解程度的有效手段。扫描电子图像分析可以获得Mg2Si颗粒的尺寸、分布以及对应固溶处理条件下能溶解的Mg2Si颗粒的临界尺寸等信息,导电率测量则可以更准确、简单迅速地获得Mg2Si颗粒的溶解程度,两种方法各有其优劣势。(3)530℃固溶处理5分钟、550℃固溶处理3分钟以及570℃固溶处理1分钟可以基本溶解Mg2Si颗粒。分别在530℃、550℃和570℃固溶处理1分钟,可溶解颗粒的临界尺寸分别为1.8μm、2.2μm和2.4μm的Mg2Si颗粒。升高固溶处理温度能有效溶解尺寸更大的第二相颗粒。(4)随着固溶处理温度升高和保温时间延长,不同固溶处理后合金的DSC曲线中β?相析出峰面积增大,因此合金人工时效后硬度逐渐增大。但β?相析出峰位置保持不变,因此合金人工时效时到达峰值时效的时间不变,均为180℃人工时效10小时。固溶处理参数会影响该合金人工时效析出强度,但不会改变时效析出动力学。(5)冷轧板再结晶速度极快,530℃固溶处理15s合金板材即完全再结晶。570℃较高温度的固溶处理会使该合金板材的晶粒迅速长大,但由于1分钟的保温时间较短,570℃保温1分钟样品的晶粒尺寸与560℃保温30分钟样品基本一致,因此570℃保温1分钟的固溶处理不会导致晶粒尺寸过大而恶化该合金板材的力学性能或成形性能。
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