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

1、6000系鋁合金作為一類可時效硬化的合金，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、究對象，將ECAP技術(shù)同鋁合金的時效處理結(jié)合起來，通過測試分析不同狀態(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:
　　 時效處理在降低鋁合金塑性的同時很好的提高了材料的強(qiáng)度，6013的峰時效處理工藝為560℃×2h固溶+191℃×4h時效;6061的峰時效處理工藝560℃×2h固

3、溶+170℃×3h時效，峰時效時它們的屈服強(qiáng)度分別達(dá)到了257.69MPa和208.42MPa。6000系鋁合金在時效過程中存在一定的雙峰效應(yīng)。隨著時效時間的延長，鋁合金的塑性則一直在逐步降低，而強(qiáng)度先升高，在峰時效時達(dá)到最大值，隨后降低;在這個過程中，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)度但同時也會導(dǎo)致塑性急劇下降。但是，ECAP結(jié)合合適的時效工藝可以以犧牲微弱強(qiáng)度為代價（甚至可能

4、在提高強(qiáng)度的同時）來很好地改善材料的塑性。對于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。對于6061合金，110℃動態(tài)時效時性能最好，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高到449.93MPa和424.61MPa。
　　 硬度分布實驗結(jié)果表明，對于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密度分布極不均勻。HRTEM分析表明，ECAP+時效工藝可以導(dǎo)致各種位錯反應(yīng)，這些位錯反應(yīng)可以產(chǎn)生Z型位錯，也可以使一個0°全位錯分解成兩個30°不全位錯。β"相對6000系合金力學(xué)性能的提高貢獻(xiàn)很大，用TEM通過觀測基體中析出相的形貌可以推斷材料的時效狀態(tài)。XRD結(jié)果表明，室溫ECAP處理細(xì)化晶粒的效果最明顯。
　　 通過定量分析各種強(qiáng)化機(jī)制對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，發(fā)