形變—時效組合工藝對Al-Mg-Si合金力學(xué)性能及析出相微觀組織結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、鋁合金用途十分廣泛，相比較于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，它具有比強度高，密度小，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能優(yōu)越和易于回收利用等特點。隨著現(xiàn)代機械制造業(yè)（特別是航空航天和汽車工業(yè)）、建筑業(yè)、食品包裝和電子科技領(lǐng)域的快速發(fā)展，鋁及其鋁合金的使用量日益增加，特別是在交通工具制造領(lǐng)域。鋁合金在國家經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)中占有至關(guān)重要的地位，而如何通過調(diào)控鋁合金內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)來提高合金的強度和塑性一直是工業(yè)界和科學(xué)界共同關(guān)心的問題。
　　本課題以調(diào)控形變結(jié)構(gòu)與元

2、素偏聚為主線，通過優(yōu)化熱加工工藝（形變和時效組合，本文稱作M-TMP合金），調(diào)控變形前合金元素的集聚態(tài)（預(yù)處理包括自然時效和人工時效）和后續(xù)的退火工藝，制備性能優(yōu)良的新型Al-Mg-Si合金。本文借助性能測試（硬度測試和拉伸測試）和材料顯微結(jié)構(gòu)表征(差示掃描量熱技術(shù)(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、背散射電子衍射技術(shù)(EBSD)和透射電子顯微鏡(TEM))等手段研究其在低溫時效過程中力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的演變，建立力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)演

3、變間的關(guān)系。
　　實驗選取了3種Al-Mg-Si合金（合金總元素含量近似，Mg/Si=0.5，1，2），變形（軋制）前通過預(yù)處理來調(diào)控合金元素的集聚狀態(tài)，在進行相同條件的軋制后開展了以下實驗。分別在不同的溫度（70℃，120℃，150℃和180℃）下進行低溫退火處理，研究其力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的演變。本論文得到的結(jié)論如下:
　　1、通過適合的預(yù)處理，3種合金成分不同的M-TMP合金在后續(xù)退火后不僅在強度上可以超過對應(yīng)T6峰值時

4、效處理合金，而且能夠保持良好的延展性。與T6合金一樣，M-TMP合金的斷裂為塑性斷裂。
　　2、在150℃下進行時效，隨著時效時間延長，M-TMP合金的強度和延伸率會在同時達到最大值，之后會同時下降，時間越長，兩者的值越低。強度的降低來源于位錯密度下降和粗化的析出相，而均勻延伸率下降則是由于粗化的析出相易于形成裂紋源，導(dǎo)致不均勻變形發(fā)生。
　　3、M-TMP合金中的析出過程受位錯等缺陷協(xié)助。與T6處理合金中均勻分布的β"相不

5、同，該合金中形成的是寬度只有1-2nm，生長方向為<001>Al或者<011>Al的wall-like析出相。慣習(xí)面為(011)Al的析出相晶體結(jié)構(gòu)被測定為單斜結(jié)構(gòu)，晶體學(xué)參數(shù)為:a=0.81nm，c=0.89nm，β=130°，這是一種在Al-Mg-Si合金體系中未有報道過的新型析出相。
　　4、由于位錯與溶質(zhì)原子、原子團簇和析出相的交互作用，在時效過程中同時發(fā)生了連續(xù)的回復(fù)、部分再結(jié)晶和析出過程，形成了由亞晶、層狀結(jié)構(gòu)、納米晶

6、、位錯胞網(wǎng)絡(luò)、析出相和位錯組成的多級納米結(jié)構(gòu)。后續(xù)時效工藝是調(diào)控多級納米結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高強度與延展性相結(jié)合的關(guān)鍵因素。
　　5、M-TMP合金在150℃時效過程中的析出序列為:
　　包含大量位錯的高能態(tài)→位錯誘導(dǎo)的原子偏聚和析出→U2→從U2和wall-like析出相轉(zhuǎn)變而來的β'相，從Pre-B'轉(zhuǎn)變而來的B'。
　　6、M-TMP合金后續(xù)時效前狀態(tài)（軋制態(tài)）的DSC曲線與傳統(tǒng)工藝淬火態(tài)的完全不同。在150℃處形成的Pe