Al-Mg-Si-Cu合金過飽和固溶體脫溶方式的研究.pdf

1、Al-Mg-Si-Cu合金具有密度低、加工成形性能好、熱處理后可獲得中高強(qiáng)度的優(yōu)點，因此在輕量化交通工具領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景，這對實現(xiàn)節(jié)能減排有著極為重要的意義。Al-Mg-Si-Cu合金的性能主要與其在時效過程中形成的納米尺寸析出相有關(guān)，因為這些嵌在鋁基體中的析出相可以在材料發(fā)生變形時阻礙位錯運動實現(xiàn)材料的強(qiáng)化。該類合金經(jīng)固溶淬火處理后會形成過飽和固溶體，過飽和固溶體在不同時效溫度下脫溶方式不同，從而影響析出相的種類、尺寸和分布，進(jìn)而

2、使材料性能不同。本文采用顯微硬度測試、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察，研究了Al-Mg-Si-Cu合金180℃人工時效時的硬化行為、晶內(nèi)和晶界處的析出行為，并對含Cu的四元Q’相進(jìn)行了重點觀察分析，同時研究了Al-Mg-Si-Cu合金自然時效時的硬化行為及其對人工時效的影響。結(jié)果表明：
　　Al-Mg-Si-Cu合金的時效硬化效果與其Cu含量和Mg/Si含量比密切相關(guān)；Cu含量相同時，Mg/Si含量比越大硬化效果越好；Mg/S

3、i含量比相同時，Cu含量越大硬化效果越好。Al-Mg-Si-Cu合金中存在兩類Q’相，一類為慣習(xí)面為{100}Al或者{510}Al的板條狀Q’相，另一類為與鋁基體沒有特定界面取向關(guān)系的桿狀Q’相；桿狀Q’相在長時間時效后會逐漸轉(zhuǎn)化成截面沿<510>Al拉長的板條狀Q’相。Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金在時效0.5h時析出針狀initial-β”相，在時效5h時析出針狀β”相和少量板條狀L相，在時效120h時析

4、出桿狀Q’相(約占析出相總數(shù)的三分之二)和板條狀Q’相。Al-1.13Mg-1.33Si-0.8Cu(wt.%)合金在時效120h時析出桿狀Q’相(約占析出相總數(shù)的三分之一)和板條狀Q’相。Al-0.42Mg-1.28Si-3.1Cu(wt.%)合金在時效48h時析出桿狀Q’相、板條狀Q’相和片狀θ’相。Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金晶界處存在富Si相和Q相兩類不連續(xù)分布析出相，它們的尺寸分別約為一微米和幾十納

5、米；時效36h后晶內(nèi)開始出現(xiàn)呈片狀、球狀或者棒狀的粗大Si相，時效120h時存在晶界無析出帶現(xiàn)象。
　　在自然時效StageⅠ(0-5h)，Mg和Si含量相同時，Cu含量越低硬化速率越快；Cu含量相同時，Mg/Si含量比最小的硬化速率最快；在StageⅡ(5h之后)則反之。自然時效1h時，Al-Mg-Si-Cu合金的人工時效峰值硬度會降低3-4HV；自然時效24h、336h、720h時，其人工時效動力學(xué)會降低，而峰值硬度的出現(xiàn)時間