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Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金工业型材热变形行为及组织、性能研究

马政

  本论文在Al-Mg-Si合金的基础上,优化了合金成分,通过添加合金元素Cu及微量元素Cr、Mn、Zn并结合合理的熔炼铸造、挤压及热处理工艺,设计了一种新型Al-Mg-Si-Cu合金,并得出最优化的铝合金成分为Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu-0.2Mn-0.2Zn-0.1Cr。本文通过显微硬度,室温拉伸力学性能,晶间腐蚀,极化曲线等测试方法,借助OM、SEM和TEM等微观分析手段,研究了热处理制度对Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金组织和力学性能及腐蚀性能的影响,采用热压缩模拟试验研究了合金的高温变形行为,建立和分析了Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金的热加工图,研究结果表明: (1)Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金在热变形过程中,变形温度和应变速率对合金流变应力的大小有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高,变形组织主要为动态回复并伴随少量动态再结晶,其高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述。 (2) Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金的热变形激活能为190kJ/mol,具有优良的热加工性能。 (3)Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金的热加工图失稳区较小,热加工性好,失稳区主要集中在低温高应变速率范围内。当变形温度为300°C-500℃,应变速率为0.002S-1-0.032S-1时,η值范围是20%~25%,在该变形条件下材料内部发生动态回复(DRV),加工安全。 (4)Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金最佳热处理工艺为固溶520°C×1h+时效175℃×9h,对应的力学性能如下:拉伸强度为315.7 MPa,屈服强度为274.1MPa,伸长率为15.49%,达到甚至高于一般Al-Mg-Si工业型材的强度,且塑性较好但停放延迟时间应控制在3h之内。 (5)固溶淬火后停放延迟时间对A1-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金的影响小于6082合金的影响,但应控制在3h之内。 (6)A1-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金的主要强化相为GP区,βn(Mg5Si6)相及Q (Al4Cu2Mg8Si7)相。欠时效以GP区强化为主,峰时效主要析出β 相及少量Q 相,时效时间延长,p”相减少,而Q 相增加。时效析出序列为:α过饱和固溶体→GP区(球状)→p (针状)+Q’(板条状)+σ (颗粒状)→β (杆状)+Q’+σ’→Q+β(片状)+σ。 (7)Al-0.42Mg-0.50Si-0.99Cu合金在T6峰时效强度最高,但晶间腐蚀敏感性大;双级时效可在强度损失不大的情况下明显提高其耐蚀性,该时效态合金的强度和抗腐蚀性能有着最佳的组合。……   
[关键词]:Al-Mg-Si-Cu合金;显微组织;热处理;热变形;腐蚀性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中南大学2011年