新型6000系铝合金热变形行为及热处理研究

摘要

6000系铝合金是一种轻量化材料，广泛应用于汽车、航空航天、建筑、装饰等领域。论文针对一种新型含Mn6000系铝合金，通过热模拟试验机、光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度、拉伸力学性能、热分析等试验方法，研究了560℃/4h和560℃/8h两种均匀化制度对合金流变抗力、表观激活能的影响，并对合金冷变形后再结晶过程及热处理工艺做了较为细致的研究。主要结论如下:
　　(1)确立了该合金的流变应力模型。其热变形本构关系可以用双曲正弦函数来描述，在430～550℃，0.001～1s-1范围内热变形时，合金的热变形表观激活能主要受在铝中扩散激活能大于铝自扩散激活能的Mn原子固溶程度的影响，因此经560℃/8h均匀化处理试样的热变形表观激活能（289.99KJ/mol）高于560℃/4h均匀化处理试样(212.58KJ/mol)，且合金经560℃/4h和560℃/8h均匀化处理的热变形本构关系分别为:(ε)=4.61×1022[sinh(0.0026·σ)]10.44 exp(-212580/RT)(ε)=1.79×1030[sinh(0.0029·σ)]13.25 exp(-289990/RT)
　　(2)在相同的热变形条件下，560℃/8h均匀化处理降低了合金热变形时的的流变应力，表明560℃/8h均匀化工艺在一定程度上能够降低挤压时的流变应力。但是560℃/8h均匀化合金挤压时效后的拉伸性能低于560℃/4h均匀化合金。
　　(3)合金冷变形后的组织呈现明显的纤维状特征。冷变形后再结晶研究结果表明:其他条件相同时，一定范围内，冷变形量越大，退火温度越高，退火时间越长，越容易发生再结晶。
　　(4)该铝合金合理的固溶时效热处理制度为:560℃/1h固溶水淬+180℃/8h人工时效，此时抗拉强度为401MPa，屈服强度为356MPa，延伸率为17％。结合DSC曲线和TEM观察，该合金的最主要强化相仍然为针状β