论文部分内容阅读
Al-Mg-Si合金是目前应用广泛的一种铝合金，其主要增强相是第二相Mg2Si，Mg2Si相作为一种优良的增强相，可以显著提高合金的强度，但是传统的Al-Mg-Si合金(Si为0.3-1.3[％]wt.，Mg为0.35-1.4[％]wt.)中Mg、Si含量都较少，增强相Mg2Si的含量也较少，之所以没有通过增加增强相Mg2Si的方式来进一步提高合金的强度，是因为Mg2Si相是以粗大的汉字状或骨骼状分布在基体晶界处，对合金又严重的割裂作用。
等通道转角挤压技术(ECAP)是一种细化晶粒的有效途径，它是通过往复挤压积累大塑性变形细化材料晶粒，来制备超细晶材料的。本文通过提高Al-Mg-Si合金中增强相Mg2Si的含量，借助等通道转角挤压技术对基体和Mg2Si相的细化和碎化作用，来制备综合性能优异的高Mg2Si含量的Al-Mg-Si合金，同时又探索了Sb变质及等通道转角挤压两种工艺结合制备高强度Al-Mg-Si合金的途径；研究了时效处理对合金力学性能的影响。
试验炼制了Al-5Mg-2Si、Al-10Mg-Si、Al-10Mg-4Si-0.8Sb三种成分的Al-Mg-Si合金，在250℃下以Bc路径进行多道次的等通道转角挤压，以求达到改善合金组织，提高合金力学性能的目的。利用X射线衍射仪(XRD)对三种成分的合金进行物相分析，利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对合金铸态及挤压态合金进行微观组织观察；对合金的力学性能进行了室温拉伸试验和硬度测量。
物相分析表明，Al-Mg-Si合金中主要由a-Al和增强相Mg2Si组成；扫描电子显微镜和透射电子显微镜对挤压前后合金的微观组织观察表明：合金铸态组织基体晶粒比较粗大，第二相Mg2Si以粗大的骨骼状或汉字状分布在基体晶界处；变质处理的铸态合金，基体晶粒有了一定细化，增强相Mg2Si的尺寸也有一定的减小，但是细化效果不显著；等通道转角挤压后，基体晶粒得到明显细化，增强相Mg2Si也得到了显著碎化，并在基体中呈一定的弥散分布；等通道转角挤压对Mg2Si含量较多的Al-10Mg-4Si的细化效果要优于Mg2Si含量较少的Al-5Mg-2Si合金，这是由于较多的第二相Mg2Si对基体细化有更大的促进作用。
力学性能测试表明：合金铸态组织的抗拉强度和伸长率都很低，硬度也较低，这是第二相Mg2Si在基体中的形貌和分布所决定的，变质处理的Al-10Mg-4Si-0.8Sb合金铸态时力学性能优于未变质的两种Al-Mg-Si合金，这是由于Sb变质对合金铸态组织的改善的原因；等通道转角挤压后，三种成分的Al-Mg-Si合金的抗拉强度、伸长率、硬度都有了显著的提升。同成分的合金，4道次挤压后合金的抗拉强度要高于8道次挤压，但伸长率略有下降，这可能是由于织构的原因造成的；同等道次挤压后，Al-10Mg-4Si合金的抗拉强度明显高于Al-5Mg-2Si合金，说明合金中碎化的增强相Mg2Si含量越多，对合金强度的增强作用越大；同等道次挤压，经变质处理后的Al-10Mg-4Si-0.8Sb合金的抗拉强度较未变质的Al-10Mg-4Si合金的抗拉强度提高显著，但伸长率却较低；时效处理对合金力学性能的提高作用明显，时效处理的8道次挤压Al-10Mg-4Si-0.8Sb合金的抗拉强度、伸长率较未时效处理都有较大提高。