6061铝合金中厚板热处理及残余应力消减工艺研究

摘要

随着工业技术的发展，铝合金中厚板的应用范围越来越广泛。其在生产加工及热处理过程中会不可避免的引入残余应力，过大的残余应力会大大影响其使用性能。探索铝合金中厚板残余应力消减工艺具有重要意义。本文以22mm厚6061铝合金热轧板为基础，对其进行了双重固溶淬火时效，并在本课题组自制的热振动时效平台上进行了热振动时效(HVSR)实验。采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、织构分析(ODF)、钻孔法、室温拉伸等测试技术，研究了6061铝合金热轧板的组织结构，探究了双重固溶淬火时效、HVSR对板材残余应力、微观组织和力学性能的影响。得到了如下研究结论:
　　(1)6061铝合金热轧板厚度方向组织不均匀。组织结构中含有尺寸长度＞1um，宽度为0.2um左右的板条状粒子，该粒子为富Si、Mg、 Cu的金属间化合物。
　　(2)相对一次淬火时效，双重固溶淬火时效后，厚板残余应力降低，强化相析出更弥散、细小、均匀;变形织构取向密度增强，典型再结晶织构趋于随机分布，表层和中心层织构取向密度差异减小;厚度方向组织和力学性能趋于均匀。
　　(3)采用单滑移模型，计算了平面应力状态下不同织构组态板材的Schmidt因子(SF)。Schmidt因子计算结果表明，在平面应力状态下只经过一次固溶后淬火板材中心层的SF值最大，SF=0.212089，淬火过程中最容易发生变形;其表层和中心层的SF值差异比双重固溶淬火样品大。以加权Schmidt因子为桥梁，从晶体学织构的角度定性地解释了残余应力的差异。
　　(4)热振动时效(HVSR)能有效降低和匀化厚板残余应力;提高其抗拉强度和屈服强度，延伸率有一定程度的降低;时效时间缩短，成本降低，技术经济效益显著。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 6XXX铝合金的概述

1．1．1 6000系类铝合金的析出序列

1．1．2 6XXX系铝合金的应用

1．1．3 铝合金厚板的应用

1．2 残余应力消减国内外研究现状

1．2．1 残余应力的产生及危害

1．2．2 残余应力的测量

1．2．3 残余应力消减

1．3 振动时效技术的研究

1．3．1 振动时效机理

1．3．2 振动时效技术的发展及应用

1．3．3 热振动时效技术的研究进展

1．4 本文研究目的、意义及内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 研究意义

1．4．3 本论文研究的主要内容

1．5 本章小结

2 实验条件与方法

2．1 工艺流程

2．1．1 6061 T6铝合金厚板生产工艺过程

2．1．2 本文技术路线

2．2 实验材料

2．3 实验过程

2．3．1 6061铝合金热轧板的生产

2．3．2 双重固溶淬火

2．3．3 热振动时效

2．4 检测分析

2．4．1 残余应力测试

2．4．2 硬度测试(HV)

2．4．3 拉伸力学性能

2．4．4 金相组织分析(OM)

2．4．5 扫描电子显微镜观察(SEM)

2．4．6 透射电子显微镜观察(TEM)

2．4．7 织构测算

3 6061铝合金热轧厚板组织与性能的研究

3．1 引言

3．2 6061铝合金热轧板材的微观组织

3．2．1 光学金相显微组织(OM)

3．2．2 扫描分析

3．2．3 透射分析

3．2．4 织构分析

3．3 6061铝合金热轧板材的性能

3．3．1 硬度

3．3．2 拉伸力学性能

3．3．3 残余应力

3．4 本章小结

4 双重固溶淬火工艺对6061铝合金板材组织性能的影响

4．1 引言

4．2 热处理制度的确立

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 金相组织

4．3．2 扫描分析

4．3．3 透射分析

4．3．4 织构分析

4．3．5 残余应力与力学性能

4．4 本章小结

5 热振动时效对6061铝合金厚板残余应力及性能的影响

5．1 引言

5．2 试验参数的确定

5．2．1 激振力和动应力的选择

5．2．2 激振时间的选择

5．3 实验结果及分析

5．3．1 微观组织结构

5．3．2 残余应力

5．3．3 拉伸力学性能

5．3．4 硬度

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢