不同熱處理工藝下Al-Si-Mg系合金組織與力學(xué)性能.pdf

1、隨著對機械產(chǎn)品輕量化、低能耗和低污染的不斷追求，高比強度的鋁合金將在現(xiàn)代工業(yè)中，尤其是航空和汽車制造業(yè)中獲得更廣闊的應(yīng)用空間。鑄造鋁合金的強韌化課題也吸引著眾多材料工作者的濃厚興趣。
　　 本文綜述了鋁合金中β（Mg2Si）的時效析出序列為α-SSS→混合原子團簇→GP區(qū)→β"→β'→β；利用DSC實驗、布氏硬度測量、拉伸性能測試、金相觀察、SEM（帶EDS能譜分析）、TEM（帶SAED花樣分析）等，研究了鑄造Al-Si-Mg系

2、合金（L1、L2合金）的時效硬化與析出行為，發(fā)現(xiàn)Mg含量高的L2合金的時效硬化效應(yīng)高于Mg含量較低的L1合金；時效溫度越高，合金到達時效硬度峰值的時間越短，時效硬度也越低；T4態(tài)L2合金于160℃時效24h的布氏硬度達到95.2HBS，抗拉強度達到249.2MPa，并開發(fā)出一種高效的快速時效工藝160℃2h+200℃2h，布氏硬度可達到89.1HBS而抗拉強度則可達到245.6MPa。
　　 基于觀察現(xiàn)象與現(xiàn)有理論提出了一種新的

3、β"→β'轉(zhuǎn)變機制，稱之為畸變誘發(fā)崩斷一粗化合并機制（DIFCC，distortion induced fragment-coarsening coalescence），其起因為當針狀β"在長度方向生長到一定程度時將因不斷增大的共格應(yīng)變能而發(fā)生崩斷成pre-β'相。鑄造Al-Si-Mg系合金在等溫時效過程中的β（Mg2Si）析出序列為α-SSS→混合原子團簇→GP區(qū)→β"→pre-β'或β'→p，其中β'相可在欠時效階段由位錯輔助析出。

4、此外，除了β（Mg2Si）中間相的析出，合金在欠時效階段就伴有細小Si顆粒（約25-35nm）的脫溶析出，但隨著時效時間的延長，被共晶Si相“吞噬”。
　　 本文首次詳細闡明了Al-Si-Mg系合金的時效強化機制；發(fā)現(xiàn)了應(yīng)變速率對合金強度影響的反?，F(xiàn)象，TEM觀察結(jié)果顯示其原因有：慢應(yīng)變拉伸過程中較粗大析出相周圍位錯的塞積/增殖、細小析出相對位錯的釘扎、位錯環(huán)和胞狀亞結(jié)構(gòu)的形成等。
　　 將Al-Si-Mg系合金的時效強

5、化應(yīng)用于近共晶鑄造Al-12％Si-0.2％Mg合金，輔以熱擠壓，探索出一種合理的形變熱處理工藝使合金獲得了強度+塑性的優(yōu)異配合：Al-12％Si-0.2％Mg合金經(jīng)500℃熱擠壓+535℃固溶處理+160℃時效12h的預(yù)形變熱處理工藝后的布氏硬度達到85.7HBS，抗拉強度為256.3MPa，伸長率為15.0％。抗拉強度和伸長率分別比該合金的常規(guī)T6處理提高了10.2％和233.3％。
　　 在熱擠壓過程中，共晶Si相和針狀β

6、-Fe相碎化、細化且分布較為均勻，擠壓過程中基體的塑性流動則消除了氣孔等鑄造缺陷。合金在熱擠壓過程中發(fā)生了第二相的動態(tài)析出與Al基體的動態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒大小只有不到15μm。細小的再結(jié)晶晶粒組織是合金經(jīng)熱擠壓后塑性顯著提高的首要原因。合金經(jīng)預(yù)形變熱處理后獲得高強度的首要原因則是β（Mg2Si）中間相的時效析出強化，而細晶強化等的貢獻較小。
　　 Al基體的動態(tài)再結(jié)晶屬于“粒子激發(fā)形核”型。動態(tài)析出的細小第二相粒子對再結(jié)晶晶界