微合金化及熱處理對(duì)車身用6016鋁合金組織與性能的影響.pdf

1、6016鋁合金是可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，并且具有成形性好、耐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度高和較優(yōu)良的綜合性能，適合用作汽車車身板用材料，對(duì)汽車“輕量化”有重大意義。但在自然時(shí)效的影響下，普通供貨狀態(tài)的6016鋁合金板材強(qiáng)度及快速烤漆強(qiáng)化性能無(wú)法滿足要求，并且沖壓成形性能的偏低。為改善6016鋁合金板材烤漆強(qiáng)化效果，獲得符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的汽車車身板，本文通過金相觀察、差示掃描量熱法(DSC)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等微觀組織觀察手段，以及硬度測(cè)

2、試，拉伸性能測(cè)試和成形性能測(cè)試等方法，詳細(xì)研究了2種微合金化（Mn、Cr和Zr與Mn、Cr和Sr復(fù)合添加）和3種特殊熱處理工藝（雙級(jí)淬火、預(yù)時(shí)效和回歸時(shí)效）對(duì)6016合金組織和性能的影響，得到以下結(jié)論:
　　(1)研究了6016合金的時(shí)效硬化行為及時(shí)效析出規(guī)律，發(fā)現(xiàn)合金存在明顯的人工時(shí)效硬化效應(yīng)和自然時(shí)效硬化效應(yīng)，但經(jīng)停放樣品的人工時(shí)效硬化速率下降。合金的析出過程應(yīng)為:過飽和固溶體SSS→clusters→GPzones→β"→β

3、'+Q'→β(Mg2Si)。模擬烤漆過程中起強(qiáng)化作用的是β"相，自然時(shí)效形成的原子團(tuán)簇不利于時(shí)效強(qiáng)化。
　　(2)研究了復(fù)合添加Mn、Cr和Zr或Mn、Cr和Sr微量元素對(duì)6016合金組織與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明適量Mn、Cr、Zr、Sr的添加均可細(xì)化合金組織晶粒，產(chǎn)生彌散相并改變第二相的類型和分布。復(fù)合添加Mn、Cr和Zr主要是通過彌散相影響組織、性能，β"相激活能基本不變，合金的強(qiáng)度提高，但塑性略微降低。復(fù)合添加Mn、Cr和

4、Sr一方面通過Mn、Cr彌散相強(qiáng)化合金，另一方面Mn、Cr和Sr共同作用促進(jìn)富鐵相轉(zhuǎn)變，并且使β"相激活能降低，促進(jìn)β"相彌散均勻析出，最終在提高合金強(qiáng)度得同時(shí)保持了合金塑性。
　　(3)研究了雙級(jí)淬火(I.Q)、預(yù)時(shí)效(P.A)和回歸時(shí)效(R.T)對(duì)6016合金組織與性能的影響，揭示了不同特殊處理產(chǎn)生的早期析出微結(jié)構(gòu)對(duì)于后續(xù)強(qiáng)化相析出的影響機(jī)理。最佳中間淬火工藝制度為100℃×1h，最佳預(yù)時(shí)效工藝制度為160℃×5 min，最佳

5、回歸時(shí)效工藝制度為220℃×5 min。特殊熱處理對(duì)烤漆前后性能改善的效果比微合金化明顯得多，并且烤漆硬化效果有:I.Q＞P.A＞R.T。普通處理樣品形成Ⅰ型Mg-Si團(tuán)簇，β"相激活能較高，不利于β"相的形核，模擬烤漆硬化效果不佳。而雙級(jí)淬火樣品形成了均勻彌散的Ⅱ型Mg-Si團(tuán)簇，自然時(shí)效過程性能穩(wěn)定，β"相激活能極大降低，促進(jìn)β"相析出，模擬烤漆后形成彌散均勻細(xì)小的β"相，烤漆硬化效果較好。類似的，預(yù)時(shí)效樣品在預(yù)時(shí)效過程中形成了均勻

6、彌散的大于臨界尺寸的Ⅱ型Mg-Si團(tuán)簇，烤漆硬化效果很好，但是時(shí)效過程β"相長(zhǎng)大，尺寸較大?；貧w時(shí)效T4態(tài)樣品中除Ⅱ型Mg-Si團(tuán)簇還形成了少量Pre-β"相和β"相，使強(qiáng)化相的核心密度低，β"相形成激活能略高，模擬烤漆后β"相相密度略低，分布彌散，尺寸變化范圍大。
　　(4)微合金化結(jié)合特殊熱處理進(jìn)一步提高烤漆硬化效果，適宜的預(yù)時(shí)效(160℃×5 min)使復(fù)合添加Mn，Cr和Zr合金的模擬烤漆前后性能達(dá)到工業(yè)要求，PBR達(dá)到1