AlMgSiCu合金轧制工艺及性能研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:kof2112
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随着汽车工业的迅速发展,Al-Mg-Si合金在车辆上的应用越来越受到重视。为了降低成本、改善Al-Mg-Si合金力学性能,本文在6111合金成分基础上,确定了一种成分为Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr (wt%)的铝合金。通过对合金变形行为、轧制工艺、热处理工艺的组织及性能的研究,优化了工艺参数,获得了一种综合性能较好的Al-Mg-Si-Cu合金。合金铸锭采用凝固过程施加电磁搅拌获得,晶粒为等轴晶,第二相主要为β-Al2FeSi、Al9Fe0.84Mn2.16Si及Al4Cu2Mg8Si7(Q相),并伴有极少量的Si和Mg2Si相,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为158.6MPa、106.7MPa、5.8%、33.8HB;经均匀化退火后,第二相质点分布均匀,Mg2Si相、Al4Cu2Mg8Si7相消失;Mn元素替代了部分Fe元素,使针状β-Al2FeSi相转变为颗粒状的α-(FeMn)1.7Al4Si相。在热压缩变形时,Al-Mg-Si-Cu合金的流变应力随变形温度升高和应变速率降低而降低。在变形温度较高、应变速率较低、应变量较大时,在合金的变形区晶界附近生成大量新等轴状晶粒,亚晶合并、晶界弓出形核机制是Al-Mg-Si-Cu合金的主要动态再结晶机制;在应变速率较高、变形温度较低、应变量较小时,合金的动态软化机制是动态回复。通过计算得到合金的热压缩流变应力方程为:ε&=1.89×1010[sinh(0.024σ)]7.46×exp[166.85×103/(RT)]研究了总变形量相同条件下,首道次压下量分别为13%、33%和47%时,三种轧制工艺下合金的组织及性能。结果表明:首道次压下量对Al-Mg-Si-Cu合金的微观组织和力学性能影响显著,并且这种影响具有遗传性。在首道次压下量为47%时,析出相的破碎程度最大、组织最细小、均匀,其综合力学性能最好,抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为398.4MPa、325.8MPa、20%、112HB;轧制终了时第二相主要为Mg2Si、Al9Fe0.84Mn2.16Si、Al8Fe2Si及Al3Zr等。经T6热处理后Mg2Si、Al8Fe2Si、Al9Fe0.84Mn2.16Si、Al3Zr相未发生变化,但出现了AlCu、(AlCuMgSi)相。经升温固溶处理和高温预析出固溶处理的合金布氏硬度均随固溶温度的升高呈先增大后减少的趋势。与单级固溶处理相比,硬度普遍得到提高,但提高的幅度较小。升温固溶处理合金在540℃×30min+580℃×30min时硬度最高;高温预析出固溶处理合金在570℃×30min+540℃×30min时硬度最高。经自然时效+人工时效处理后的合金的硬度呈双峰特征。在人工时效180℃×0.5h,自然时效2d和4d时出现硬度峰值;在人工时效180℃×5h,自然时效1d和4d时出现硬度峰值。在相同自然时效条件下,人工时效180℃×5h的合金硬化效果优于人工时效180℃×0.5h。采用适当的热处理工艺可提高焊接接头的强度和硬度;几种热处理工艺相比,焊后进行固溶+时效处理后焊接接头强度和硬度最高,接头强度系数83%;焊前热处理较未处理的焊件接头强度有所增加,但对焊件接头强度系数影响不大。晶间腐蚀实验表明:合金腐蚀后截面均未出现晶间腐蚀的形貌特征,但时效状态不同,出现不同程度的点蚀现象;在人工时效180℃×0.5h条件下,自然时效48h时合金抗晶间腐蚀性最好;在人工时效180℃×5h条件下,自然时效15h时合金抗晶间腐蚀性最好。剥落腐蚀实验表明:不同条件下剥落腐蚀速度出现一定波动,但总体上波动幅度不大,与腐蚀表观形貌基本吻合。
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