Cu及Mg/Si比对6000系铝合金板材的晶间腐蚀行为的影响

摘要

6000系铝合金具有中等强度，良好的成形性和焊接性，因此被广泛用做汽车车身板。为了获得强度更高的6000系铝合金，通常需要添加一定量的Cu或降低合金的Mg/Si比。Cu的添加可以提高6000系铝合金的强度，但Cu会改变晶界的析出行为，降低合金的耐蚀性；同时 Mg/Si比对合金的析出行为有很大影响，这也可能会造成合金的耐蚀性能差异，所以合理的添加合金元素对改善合金的耐腐蚀性能尤为重要。本文以6022的合金成分为基础，设计了四种 Cu含量及 Mg/Si比不同的合金，过剩Si低Cu合金（A），过剩Mg低Cu合金（B），过剩Si高Cu合金（C）及过剩Mg高Cu合金（D）。采用加速腐蚀及电化学测试等方法评价合金的耐腐蚀规律。结合合金的力学性能，评价四种合金的综合性能，以获得综合性能更优的6000系铝合金。借助金相显微镜（OM），扫描（SEM）及透射（TEM）等方法探索四种合金的晶间腐蚀机理。
　　本研究主要内容包括：①峰值时效状态下，过剩Mg低Cu合金（B）发生点蚀，过剩Si合金（A）及高Cu合金（C与D）均发生晶间腐蚀。合金的抗晶间腐蚀能力为：B>A≈D>C，综合力学性能规律为：D>C>A>B。②D合金力学性能最好，且耐蚀性与常用汽车板材6022（A）相当，因此， D合金为综合性能最好的合金，Mg/Si=2.05与Cu=0.5wt.%为最佳合金元素组合。在高Cu合金中，可以通过合理的调节Mg/Si比，使合金中Mg含量过剩来提高合金的耐腐蚀性能，该结果为开发新的高强6000系合金提供了思路。③A、C及D合金的晶界析出相与无沉淀析出带构成腐蚀微电池，从而使晶界发生腐蚀。A合金与B合金的晶界主要析出β'相，C合金和D合金的晶界主要析出板条状Q'相。④过剩Si及Cu的加入使合金产生晶间腐蚀倾向，且Cu含量对合金抗晶间腐蚀性能的影响大于Mg/Si比。Mg/Si比一定时，低Cu合金的耐蚀性比高Cu合金好。Cu含量一定时，Mg/Si比大的合金的耐腐蚀性能更好。⑤Cu与Mg/Si比相互作用，以影响合金中析出相的类型、尺寸和分布的方式影响合金的性能。过剩 Mg高 Cu合金的综合性能优于过剩 Si低 Cu合金。因为Cu可以细化显微组织，同时过剩Mg高Cu可以促进L相的形成，并抑制Q'和Si颗粒的析出，弥散分布的 Q'相不能构成连续的腐蚀通道，因此可以在提高力学性能的同时改善合金的耐蚀性。

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 铝合金在汽车上的应用

1.3 铝合金的腐蚀

1.4 Al-Mg-Si-Cu合金概述

1.5 研究的意义和内容

2 实验过程和研究方法

2.1 实验材料与设备

2.2 实验研究方案

2.3 性能检测

2.4 微观组织观察及分析

3 Cu及Mg/Si比对Al-Mg-Si-Cu合金耐蚀性能的影响

3.1 加速腐蚀试验结果及分析

3.2 电化学测试结果及分析

3.3 分析讨论

3.4 本章小结

4 合金晶间腐蚀与微观组织的关系

4.1 SEM微观组织观察

4.2 TEM微观组织表征

4.3 分析讨论

4.4 本章小结

5 Cu及Mg/Si比对Al-Mg-Si-Cu合金力学性能的影响

5.1 力学性能测试

5.2 微观组织分析

5.3 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录