形變—時(shí)效組合工藝對(duì)Al-Mg-Si合金力學(xué)性能及析出相微觀組織結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、鋁合金用途十分廣泛，相比較于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，它具有比強(qiáng)度高，密度小，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能優(yōu)越和易于回收利用等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)（特別是航空航天和汽車工業(yè)）、建筑業(yè)、食品包裝和電子科技領(lǐng)域的快速發(fā)展，鋁及其鋁合金的使用量日益增加，特別是在交通工具制造領(lǐng)域。鋁合金在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中占有至關(guān)重要的地位，而如何通過(guò)調(diào)控鋁合金內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)來(lái)提高合金的強(qiáng)度和塑性一直是工業(yè)界和科學(xué)界共同關(guān)心的問(wèn)題。
　　本課題以調(diào)控形變結(jié)構(gòu)與元

2、素偏聚為主線，通過(guò)優(yōu)化熱加工工藝（形變和時(shí)效組合，本文稱作M-TMP合金），調(diào)控變形前合金元素的集聚態(tài)（預(yù)處理包括自然時(shí)效和人工時(shí)效）和后續(xù)的退火工藝，制備性能優(yōu)良的新型Al-Mg-Si合金。本文借助性能測(cè)試（硬度測(cè)試和拉伸測(cè)試）和材料顯微結(jié)構(gòu)表征(差示掃描量熱技術(shù)(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、背散射電子衍射技術(shù)(EBSD)和透射電子顯微鏡(TEM))等手段研究其在低溫時(shí)效過(guò)程中力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的演變，建立力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)演

3、變間的關(guān)系。
　　實(shí)驗(yàn)選取了3種Al-Mg-Si合金（合金總元素含量近似，Mg/Si=0.5，1，2），變形（軋制）前通過(guò)預(yù)處理來(lái)調(diào)控合金元素的集聚狀態(tài)，在進(jìn)行相同條件的軋制后開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)。分別在不同的溫度（70℃，120℃，150℃和180℃）下進(jìn)行低溫退火處理，研究其力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的演變。本論文得到的結(jié)論如下:
　　1、通過(guò)適合的預(yù)處理，3種合金成分不同的M-TMP合金在后續(xù)退火后不僅在強(qiáng)度上可以超過(guò)對(duì)應(yīng)T6峰值時(shí)

4、效處理合金，而且能夠保持良好的延展性。與T6合金一樣，M-TMP合金的斷裂為塑性斷裂。
　　2、在150℃下進(jìn)行時(shí)效，隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)，M-TMP合金的強(qiáng)度和延伸率會(huì)在同時(shí)達(dá)到最大值，之后會(huì)同時(shí)下降，時(shí)間越長(zhǎng)，兩者的值越低。強(qiáng)度的降低來(lái)源于位錯(cuò)密度下降和粗化的析出相，而均勻延伸率下降則是由于粗化的析出相易于形成裂紋源，導(dǎo)致不均勻變形發(fā)生。
　　3、M-TMP合金中的析出過(guò)程受位錯(cuò)等缺陷協(xié)助。與T6處理合金中均勻分布的β"相不

5、同，該合金中形成的是寬度只有1-2nm，生長(zhǎng)方向?yàn)?001>Al或者<011>Al的wall-like析出相。慣習(xí)面為(011)Al的析出相晶體結(jié)構(gòu)被測(cè)定為單斜結(jié)構(gòu)，晶體學(xué)參數(shù)為:a=0.81nm，c=0.89nm，β=130°，這是一種在Al-Mg-Si合金體系中未有報(bào)道過(guò)的新型析出相。
　　4、由于位錯(cuò)與溶質(zhì)原子、原子團(tuán)簇和析出相的交互作用，在時(shí)效過(guò)程中同時(shí)發(fā)生了連續(xù)的回復(fù)、部分再結(jié)晶和析出過(guò)程，形成了由亞晶、層狀結(jié)構(gòu)、納米晶

6、、位錯(cuò)胞網(wǎng)絡(luò)、析出相和位錯(cuò)組成的多級(jí)納米結(jié)構(gòu)。后續(xù)時(shí)效工藝是調(diào)控多級(jí)納米結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度與延展性相結(jié)合的關(guān)鍵因素。
　　5、M-TMP合金在150℃時(shí)效過(guò)程中的析出序列為:
　　包含大量位錯(cuò)的高能態(tài)→位錯(cuò)誘導(dǎo)的原子偏聚和析出→U2→從U2和wall-like析出相轉(zhuǎn)變而來(lái)的β'相，從Pre-B'轉(zhuǎn)變而來(lái)的B'。
　　6、M-TMP合金后續(xù)時(shí)效前狀態(tài)（軋制態(tài)）的DSC曲線與傳統(tǒng)工藝淬火態(tài)的完全不同。在150℃處形成的Pe