6013型鋁合金的微合金化與性能初步研究.pdf

1、6013鋁合金是當今世界最先進的鋁合金之一,它具有杰出的成形性(熔鑄性、塑性成形性、焊接性)、中等的比強度、良好的抗腐蝕性、上等的損傷容限、優(yōu)良的熱暴露穩(wěn)定性等一系列性能,在大型民用飛機、軍用艦載飛機、軌道交通等領域具有重大應用背景。本文對6013鋁合金微合金化與性能進行了初步研究,所開展的工作及取得的創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)制備了6013-Zr、6013-Zr-Sr、6013-Zr-Sr-Sc鋁合金,合金成分分別為:Al-

2、1.35％Mg-1.03％Si-0.895％Cu-0.539％Mn-0.436％Zn-0.112％Zr、Al-1.36％Mg-1.02％Si-0.918％Cu-0.554％Mn-0.0825％Zn-0.121％Zr-0.0275％Sr和Al-1.17％Mg-1.04％Si-0.899％Cu-0.564％Mn-0.104％Zn-0.119％Zr-0.0245％Sr-0.08％(名義)Sc。
　　 (2)經470℃×24 h均質化處

3、理,變形量約150％的壓縮變形加工,560℃×2h的固溶處理和151℃×8 h+191℃×8 h時效處理后,6013-Zr、6013-Zr-Sr、6013-Zr-Sr-Sc鋁合金的硬度分別為147.05 HV、159.12 HV、150 HV,抗拉強度分別為353.077 MPa、371.965 MPa、453.6 MPa,延伸率分別為4.95％、11.33％、11.14％。Sr微合金化大幅提高合金塑性與合金中粗大第二相裂紋源大幅減少有

4、關,Sc微合金化大幅提高合金強度應與合金中形成的細小尺度Al3(Zr,Sc)強化質點有關。
　　 (3)經560℃×2 h的固溶處理和151℃×8 h+191℃×8 h時效處理后,按GB／T22639-2008(鋁合金加工產品的剝落腐蝕試驗方法),6013-Zr、6013-Zr-Sr、6013-Zr-Sr-Sc合金抗剝落腐蝕性能很好,分別處于PB級、PA-PB級和PA級:按GB／T7998—2005和ASTM G110-1992

5、／1997標準(鋁合金晶間腐蝕測試方法),其晶間腐蝕最大深度分別為227.23μm、248.25μm和211.95μm。
　　 (4)經560℃×2 h+570℃×2 h強化固溶處理和151℃×8 h+191℃×8 h時效處理后,6013-Zr、6013-Zr-Sr、6013-Zr-Sr-Sc合金的硬度分別為149.5 HV、155.96 HV和161.1 HV,抗拉強度分別為371.8 MPa、394 MPa、370 MPa,

6、延伸率分別為7.00％、13.43％和8.57％；與常規(guī)固溶-時效6013型鋁合金相比,合金再結晶程度增加,抗剝落腐蝕性能接近,但抗晶間腐蝕性能稍差。
　　 (5)初步研究了大尺寸鍛造6013型鋁合金的顯微組織、不同時效狀態(tài)下的硬度、拉伸性能、抗腐蝕性能和電導率,結果表明:在Zr微合金化的基礎上,進一步sr微合金化,明顯減少并細化了未溶粗大第二相,在Zr、Sr微合金化的基礎上,進一步加入Sc,進一步減少并細化了未溶粗大第二相；經

7、過560℃×2h的固溶處理、191℃×4 h(T6)時效處理和151℃×8 h+191℃×8 h的過時效處理后,6013-Zr鋁合金的抗拉強度和延伸率分別為369.1 MPa、6.44％和357.7 MPa、3.72％,6013-Zr-Sr鋁合金的抗拉強度和延伸率分別為395.3 MPa、12.42％和386.9MPa、9.15％,6013-Zr-Sr-Sc鋁合金的抗拉強度和延伸率分別為465.5 MPa、10.31％和470.6 MP

8、a、8.83％；大尺寸鍛造6013型鋁合金具有良好的抗腐蝕性能,其抗晶間腐蝕性能達到3級,抗剝落腐蝕性能達到PA～PB級；6013-Zr、6013-Zr-Sr、6013-Zr-Sr-Sc合金隨著微合金化程度的提高,電導率依次下降:151℃×8h+191℃×8h處理比191℃×4h處理(T6)電導率高。
　　 (6)在Zr微合金化基礎上,Sr微合金化在保持了合金強度的基礎上,大幅提高了合金的塑性,在Zr、Sr微合金化基礎上,Sc微