大塑性變形超細(xì)晶6000系鋁合金的時(shí)效特性及強(qiáng)化機(jī)制研究.pdf

1、6000系鋁合金作為一類(lèi)可時(shí)效硬化的合金，由于具有良好的強(qiáng)度、成形性、耐蝕性和可焊接性，應(yīng)用極為廣泛。大塑性變形(SPD)是目前唯一可以生產(chǎn)塊體亞微米、納米結(jié)構(gòu)材料的加工方法，其中又以等通道角擠壓技術(shù)(ECAP)最容易商業(yè)化生產(chǎn)超細(xì)晶(UFG)結(jié)構(gòu)材料，最具有應(yīng)用前景。時(shí)效析出是鋁合金眾多強(qiáng)化機(jī)制中最為有效的手段之一，因此，研究大塑性變形超細(xì)晶6000系鋁合金的時(shí)效特性及其強(qiáng)化機(jī)制具有重要意義。
　　 本文以6000系鋁合金為研

2、究對(duì)象，將ECAP技術(shù)同鋁合金的時(shí)效處理結(jié)合起來(lái)，通過(guò)測(cè)試分析不同狀態(tài)下6000系鋁合金的硬度、電導(dǎo)率、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等力學(xué)和物理性能，結(jié)合光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電鏡(TEM)、高分辨透鏡(HRTEM)、X射線衍射(XRD)等微觀分析手段表征其微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明:
　　 時(shí)效處理在降低鋁合金塑性的同時(shí)很好的提高了材料的強(qiáng)度，6013的峰時(shí)效處理工藝為560℃×2h固溶+191℃×4h時(shí)效;6061的峰時(shí)效處理工藝560℃×2h固

3、溶+170℃×3h時(shí)效，峰時(shí)效時(shí)它們的屈服強(qiáng)度分別達(dá)到了257.69MPa和208.42MPa。6000系鋁合金在時(shí)效過(guò)程中存在一定的雙峰效應(yīng)。隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，鋁合金的塑性則一直在逐步降低，而強(qiáng)度先升高，在峰時(shí)效時(shí)達(dá)到最大值，隨后降低;在這個(gè)過(guò)程中，鋁合金的電導(dǎo)率逐步升高，但升高速率由快至慢。
　　 ECAP可以極大的提高材料的強(qiáng)度但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致塑性急劇下降。但是，ECAP結(jié)合合適的時(shí)效工藝可以以犧牲微弱強(qiáng)度為代價(jià)（甚至可能

4、在提高強(qiáng)度的同時(shí)）來(lái)很好地改善材料的塑性。對(duì)于6013合金，室溫ECAP的性能最好，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高到458.54MPa和404.27MPa。對(duì)于6061合金，110℃動(dòng)態(tài)時(shí)效時(shí)性能最好，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高到449.93MPa和424.61MPa。
　　 硬度分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于ECAP后的鋁合金試樣，Y面的硬度值遠(yuǎn)高于X面，且X面上方硬度高于下方，Y面左方硬度高于右方。
　　 光學(xué)顯微鏡、弱束暗場(chǎng)T

5、EM和HRTEM分析顯示，ECAP后鋁合金中產(chǎn)生了大量的變形條帶且位錯(cuò)密度分布極不均勻。HRTEM分析表明，ECAP+時(shí)效工藝可以導(dǎo)致各種位錯(cuò)反應(yīng)，這些位錯(cuò)反應(yīng)可以產(chǎn)生Z型位錯(cuò)，也可以使一個(gè)0°全位錯(cuò)分解成兩個(gè)30°不全位錯(cuò)。β"相對(duì)6000系合金力學(xué)性能的提高貢獻(xiàn)很大，用TEM通過(guò)觀測(cè)基體中析出相的形貌可以推斷材料的時(shí)效狀態(tài)。XRD結(jié)果表明，室溫ECAP處理細(xì)化晶粒的效果最明顯。
　　 通過(guò)定量分析各種強(qiáng)化機(jī)制對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，發(fā)