熱處理及微量元素對6156鋁合金組織性能影響的研究.pdf

1、Al-Mg-Si系合金密度低、耐腐蝕、焊合性好，具有良好的綜合機(jī)械性能。本文以6156鋁合金薄板做為研究對象并在此合金基礎(chǔ)上制備了幾種不同合金成分的合金，研究了熱處理制度及少量的Ag和Mn對合金組織與性能的影響。首先確定了該合金的固溶處理參數(shù)，然后重點研究了人工時效制度對6156鋁合金組織和性能的影響；制定了幾種雙級時效(T78)制度，期望在保證合金具有相當(dāng)高強(qiáng)度的前提下，增強(qiáng)合金的抗腐蝕能力。通過對材料顯微硬度，室溫拉伸力學(xué)性能，電導(dǎo)

2、率，晶間腐蝕，剝落腐蝕，應(yīng)力腐蝕性能的測試，加之有效的組織分析手段(金相顯微鏡，透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)，差示掃描量熱法(DSC)等)，得到如下的主要研究結(jié)果：
　　 ⑴6156合金具有良好的常規(guī)力學(xué)性能，在T6峰時效(175℃/8h)態(tài)抗拉強(qiáng)度為424.6MPa，屈服強(qiáng)度為341.5MPa，延伸率為19.5％。
　　 ⑵6156合金的主要強(qiáng)化相為GP區(qū)，β”(MgsSi6)相，Q’(Al4Cu

3、2Mg8Si7)相。欠時效態(tài)，晶內(nèi)析出相主要為細(xì)小彌散分布的GP區(qū)，峰時效態(tài)晶內(nèi)析出相主要為針狀的β”相及少量的Q’相，隨著時效時間延長，β”相的體積分?jǐn)?shù)下降，Q’相的體積分?jǐn)?shù)升高。峰時效狀態(tài)下合金中還出現(xiàn)了較多不均勻分布的呈球狀、短棒狀析出物，經(jīng)EDS分析其主要為AlMnCrSi粒子。這些粒子對提高合金的強(qiáng)度和塑形起到一定的作用。
　　 ⑶制定了三種雙級時效制度(T78)，結(jié)果顯示其強(qiáng)度較峰時效有不同程度的降低，隨著過時效程度

4、的加深，強(qiáng)度和延伸率均降低。晶內(nèi)析出相主要為板條狀的Q’相以及少量的β”相。
　　 ⑷通過晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、剝落腐蝕及電化學(xué)實驗，發(fā)現(xiàn)6156合金T6欠時效態(tài)各種腐蝕現(xiàn)象均不明顯；T6峰時效狀態(tài)晶間腐蝕傾向嚴(yán)重，應(yīng)力腐蝕敏感性最大；過時效狀態(tài)合金的腐蝕性能有一定程度的改善；而T78狀態(tài)在強(qiáng)度損失不大的情況下耐蝕性能得到明顯提高。微觀組織及腐蝕機(jī)理研究結(jié)果表明，時效過程中晶界處析出Q相，晶界附近的無沉淀析出帶(PFZ)為Cu、S

5、i溶質(zhì)貧乏區(qū)電位較晶界和晶內(nèi)都負(fù)，在腐蝕介質(zhì)中形成三者構(gòu)成電極體系，PFZ作為陽極發(fā)生陽極溶解，導(dǎo)致合金發(fā)生腐蝕。
　　 ⑸6156合金中添加0.38％Ag在175℃時效后，其力學(xué)性能和6156相比，σ0.2提高32MPa，σb提高26MPa。Ag的加入沒有改變合金的析出序列，但促進(jìn)時效響應(yīng)，其機(jī)理主要是通過促進(jìn)G.P.zone/Cluster的形成而實現(xiàn)的。在隨后的人工時效過程中G.P.zone/Cluster為合金主要強(qiáng)化相

6、β”形核提供有利位置，從而促進(jìn)合金中主要強(qiáng)化相β”相的析出。Ag降低了合金的抗腐蝕性能，其主要原因是Ag的添加使晶界析出相更細(xì)小連續(xù)，在腐蝕環(huán)境中產(chǎn)生更連續(xù)的腐蝕通道，降低其抗腐蝕性能。
　　 ⑹Mn對6156合金有強(qiáng)化作用，不含Mn的合金其抗拉強(qiáng)度及延伸率都有所降低。其原因主要是合金中缺少彌散的AlMnCrSi粒子，并且合金峰時效狀態(tài)下的強(qiáng)化相β”相數(shù)量較少。Mn能提高合金的抗腐蝕性能，去Mn后合金的抗晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕及剝落