6016铝合金车身用板材工艺过程的组织和织构演变研究

摘要

汽车轻量化对实现节能、减排的低碳生活具有愈来愈重要的作用，其中汽车铝化是汽车轻量化的重要途径，提升6000系车身用铝合金的成型性能和时效硬化性能对解决异形件的成型问题和强度的提高具有重要的意义。
　　本文以6016铝合金为例，通过热轧实验和热模拟实验以及冷轧实验，采用EBSD取向成像技术和XRD技术，研究热变形和冷变形时组织和织构的变化规律及其演变机理。通过固溶和时效实验，采用TEM和SEM以及XRD技术，借助显微硬度机和万能拉伸实验机，研究固溶过程微观组织和织构的变化、时效析出行为、烤漆硬化性和成型性能，为控制组织和改善工艺以提高其性能提供理论基础。6016铝合金热轧得到致密的第二相成链状分布的组织;热变形时产生大量小角度界面，随后转变为大角度界面，并且发生再结晶;变形后保温促进再结晶和晶粒长大，最终形成具有条状变形晶粒和聚集的细小再结晶晶粒的双态显微组织。热压缩时形成Brass为主的轧制织构，继续变形，Copper、随机织构向Brass、S型织构转变。保温时，具有S和Brass织构的晶粒内形成Goss或其它取向的再结晶晶粒，使S和Brass织构强度降低。对6016铝合金冷轧过程实验研究表明，冷轧时形成原始晶粒被拉长、二相粒子呈链状排列并且不断被压碎的组织，同时形成大量小角度界面，且低应变量时该界面具有一定的方向性（与RD呈40°左右的夹角）。变形晶粒首先通过整体变形和协调转动形成变形织构，随后在靠近晶界区域相对晶粒整体取向容易发生向β取向线的偏转，最后在晶粒内的局部区域也发生该偏转，使基体在宏观上形成以S织构为主的不断增多的变形织构。对冷轧板材固溶处理和时效处理研究表明，固溶过程中再结晶和固溶同时进行，但再结晶速度较固溶速度快，540℃固溶90s即形成大小均匀的等轴晶;Mg2Si相在300s时完全融固溶，但保留过剩的硅相和难融的杂质相。固溶时变形织构不断转变为随机织构导致S和Copper织构快速减少，同时Cube和R织构逐渐增多。6016铝合金在180℃时效4h可获最大硬度，T4P态较T4态和S态的烤漆硬化性好，其中T4P5态烤漆15min就能达到较高的硬度，并且T4P5态具有最大的r值和△r，这与第二相的析出状态和分布有关。因此，固溶后立即进行170℃×5min，既能获得较好的烤漆硬化性能，又能提高板材的成形性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 铝合金板材的加工工艺

1．2．1 汽车板材生产工艺路线

1．2．2 热轧工艺

1．2．3 冷轧工艺

1．2．4 固溶处理与淬火及预时效处理

1．3 轧制变形过程微观组织变化

1．4 轧制变形过程织构变化

1．4．1 铝合金的织构分类

1．4．2 铝合金轧制过程织构的变化

1．4．3 织构的测量与分析

1．4．4 织构对材料性能的影响

1．5 车身用铝合金的组织和织构研究现状

1．6 本文研究内容

第二章 实验材料、设备以及实验方法

2．1 铝合金材料制备

2．2 热轧及模拟实验

2．2．1 热轧实验

2．2．2 热模拟实验

2．3 冷轧实验

2．4 固溶和时效实验

2．4．1 固溶处理

2．4．2 时效处理

2．5 合金显微组织的研究

2．5．1 扫描电镜二次电子的微观组织观察

2．5．2 透射电子显微镜观察微观组织

2．6 合金织构的研究

2．6．1 扫描电镜EBSD的取向成像和微观织构分析

2．6．2 X射线衍射(XRD)的宏观织构测试

2．7 性能测试

2．7．1 拉伸实验

2．7．2 显微硬度测试

第三章 热轧板材微观组织和织构研究

3．1 前言

3．2 热轧板材组织与织构分析

3．2．1 微观组织分析

3．2．2 热轧织构分析

3．3 热模拟试样微观组织分析

3．3．1 取向成像分析

3．3．2 界面取向差分析

3．4 热模拟试样织构分析

3．4．1 丝织构

3．4．2 板织构

3．5 本章小结

第四章 6016铝合金冷轧显微组织和织构的研究

4．1 前言

4．2 多道次冷轧板材的微观组织

4．2．1 SEM二次电子像下的微观组织

4．2．2 EBSD取向成像的微观组织

4．3 多道次冷轧板材的宏观织构演变

4．3．1 丝织构

4．3．2 板织构

4．4 多道次冷轧试样的微观织构

4．5 讨论

4．5．1 微观组织演变

4．5．2 轧制变形的织构变化

4．6 本章小结

第五章 6016铝合金固溶和时效工艺研究

5．1 前言

5．2 固溶处理结果分析

5．2．1 固溶时间力学性能的变化

5．2．2 SEM微观组织

5．2．3 TEM微观组织分析

5．2．4 固溶过程织构的演变

5．3 时效处理结果分析

5．3．1 温度和时间对6016铝合金时效行为的影响

5．3．2 固溶+人工时效分析

5．3．3 固溶+自然时效+人工时效

5．3．4 时效组织分析

5．4 经预时效处理的烤漆硬化性能

5．5 不同状态的成型性能分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果