易切削鋁合金的組織與性能研究.pdf

1、采用力學(xué)性能測(cè)試、X射線衍射物相分析(XRD)、掃描電子顯微分析(SEM)和能譜分析(EDS)、差熱分析(DSC)、透射電鏡分析(TEM)和金相實(shí)驗(yàn)方法(OM)研究了不同處理態(tài)的五種易切削鋁合金棒材的組織與性能。在此基礎(chǔ)上，采用晶間腐蝕法和現(xiàn)場(chǎng)切削試驗(yàn)研究了合金的腐蝕性能和可切削性能。結(jié)果表明： 1)用微量Sn來(lái)取代Pb，在傳統(tǒng)2011合金的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了2011A合金，經(jīng)熱處理工藝優(yōu)化后，2011易切削鋁合金固溶一冷拉后的最

2、佳時(shí)效熱處理工藝為170℃/8h，在此工藝條件下，合金棒材的抗拉強(qiáng)度為471MPa，屈服強(qiáng)度為378MPa，延伸率為10.1％；Sn、Bi微合金化的無(wú)鉛易切削2011A合金固溶一冷拉后的最佳時(shí)效熱處理工藝為160℃/6h，在此工藝條件下，合金棒材的抗拉強(qiáng)度為473Mpa，屈服強(qiáng)度為391Mpa，延伸率為11.2％，合金的抗拉強(qiáng)度與2011合金相當(dāng)，而屈服強(qiáng)度和延伸率分別提高13Mpa和1.1％，綜合力學(xué)性能優(yōu)于2011合金；而晶間腐蝕實(shí)

3、驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)切削實(shí)驗(yàn)表明2011A合金的耐腐蝕性能與2011合金相當(dāng)，而切削性能比2011合金好。 2)在傳統(tǒng)6262合金的基礎(chǔ)上，用Sn或者Sn和Bi來(lái)取代6262合金中的Pb和Bi，設(shè)計(jì)了6020、6020A、6020B三種易切削合金，經(jīng)熱處理工藝優(yōu)化后，無(wú)鉛易切削6020鋁合金固溶-冷拉后的最佳時(shí)效熱處理工藝為170℃/6h。在此工藝條件下，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為351MPa、336MPa，和13.5％；無(wú)鉛易

4、切削6020A鋁合金固溶-冷拉后的最佳時(shí)效熱處理工藝為170℃/6h。在此工藝條件下，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為314MPa、286MPa．和12.8％，無(wú)鉛易切削6020B鋁合金固溶-冷拉后的最佳時(shí)效熱處理工藝為170℃/10h。在此工藝條件下，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為348MPa、339MPa和12.5％，T8狀態(tài)下，三種合金的力學(xué)性能都達(dá)到或者優(yōu)于含鉛6262合金；切削性能研究表明，6020A合金的切削性

5、能比6262合金稍好，而6020合金與之相當(dāng)，而6020B合金稍差。 3)Sn、Bi微合金化技術(shù)替代有毒Pb開(kāi)發(fā)易切削鋁合金的技術(shù)原理是：2xxx合金中通過(guò)添加Sn、Bi形成低熔點(diǎn)組織組成物Sn、Bi、SnBi來(lái)保證合金的易切削性，而彌散分布的CuAl<,2>則保證合金的綜合力學(xué)性能，6xxx合金中通過(guò)添加Sn、Bi形成低熔點(diǎn)組織組成物Mg<,2>Sn、Sn、Mg<,3>Bi、Bi來(lái)保證合金的易切削性，而彌散分布的Mg<,2>S

6、i則保證合金的綜合力學(xué)性能。 4)與2011合金相比，2011A合金在170℃時(shí)效時(shí)達(dá)到峰值的時(shí)間減少大約2/3，這是因?yàn)楹辖鹬蠸n的加入影響了合金的時(shí)效過(guò)程，壓縮GP區(qū)和θ″的形成，促進(jìn)θ′相的形核，從而使得合金在相同溫度下達(dá)到峰值強(qiáng)度的時(shí)間縮短，而且Sn能夠細(xì)化CuAl<,2>相，阻止其長(zhǎng)大。 5)6020合金經(jīng)過(guò)擠壓后Mg<,2>Sn主要以六方形式存在，固溶以后即轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎浇Y(jié)構(gòu)，這是因?yàn)镸g<,2>Sn的六方結(jié)構(gòu)是