变形与热处理组合工艺对6061铝合金组织和性能的影响

摘要

6xxx系铝合金因为具有低密度、高比强度和较好的耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。随着对材料性能要求的提高，人们开始探索新的材料处理方式，以期获得良好的综合性能。本文以6061铝合金为研究对象，经不同变形与热处理组合工艺处理，研究变形、预时效和中间热处理方式对6061铝合金硬度、拉伸性能、电导率和耐腐蚀性等的影响，并从金相组织、断口扫描、XRD、透射电镜等方面对变形与热处理组合工艺处理后的试样进行了微观组织结构分析。
　　本研究主要内容包括：⑴6061铝合金固溶处理(540℃、3h)后在时效温度为180℃、时效时间为4h时硬度最大，时效前的变形不仅能提高试样峰值时效的硬度和强度，还能减少到达峰值时效的时间，且形变量越大，硬度和强度越高，到达峰值时效的时间越短，但塑性降低；在形变量都为50%的条件下，变形前不经预时效处理的试样最终的硬度为129.6HV,抗拉强度为368.32MPa，延伸率为22.10%，变形前经预时效处理的试样最终的硬度为136.7HV,抗拉强度为385.82MPa，延伸率为22.21%，可以看出变形前的预时效不仅能提高试样的硬度和强度，还改善了6061铝合金的塑性；在总变形量相同的条件下，中间经过峰值时效的试样最终的硬度和强度最高，但塑性最差，中间经过再结晶处理的试样塑性最好，但强度较低，中间经过回复处理的试样最终的硬度、强度和延伸率介于两者之间。⑵固溶处理后的变形会降低6061铝合金的电导率，且变形量越大，降低越严重；变形后的时效过程中6061铝合金的电导率会随着时效时间的延长逐渐提高，回复和再结晶处理都能提高6061铝合金的电导率，且再结晶的作用更大。⑶时效前的变形能提高6061铝合金的耐腐蚀性，且变形量越大合金的耐腐蚀性越好；变形量相同的条件下，变形前的预时效会降低6061铝合金峰值时效后的耐腐蚀性；变形后经回复和再结晶处理的试样的耐腐蚀性要好于峰时效处理的试样，且再结晶处理的作用更显著，不同的中间热处理方式对6061铝合金最终的耐腐蚀性影响不同。⑷时效前的变形处理会使晶粒拉长，且变形量越大，晶粒拉长越明显，变形后的再结晶处理会细化晶粒；时效前的变形不仅影响时效后衍射峰的强度，还会使衍射峰的位置发生偏移，变形后的热处理方式只会影响6061铝合金最终衍射峰的强度，而对衍射峰的位置影响不大。⑸不同变形与热处理工艺下6061铝合金的拉伸断口都为韧性断裂，变形、预时效和中间热处理方式都会影响6061铝合金最终的断口形貌，时效前的变形量越大，断口处大韧窝的数量越少，韧窝越浅，塑性越差；变形前的预时效可以改善6061铝合金峰值时效后的塑性；变形后经过再结晶处理的试样晶粒细化，再经变形时效后，断口韧窝均匀分布，大韧窝的数量较多且韧窝较深，塑性较好。⑹时效前的变形会产生大量的位错，形变量越大，位错缠结越严重，且分布不均匀，变形量为50%时，产生形变亚结构；变形前经预时效处理的试样产生的形变亚结构更明显，且尺寸更均匀，塑性更好；变形后经回复处理，晶体中的位错密度略微降低，空位大量消失；变形后经再结晶处理，位错基本消失，再经变形又产生位错缠结，合金强度升高。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 铝及铝合金概述

1.2 铝合金的分类及应用

1.3 6xxx系铝合金

1.3.1 6xxx系铝合金主要合金元素及作用

1.3.2 6xxx系铝合金主要强化方式

1.4 变形与热处理组合工艺

1.4.1 热处理工艺

1.4.2 变形与热处理组合工艺的发展现状

1.4.3 变形在组合工艺中的作用

1.4.4 热处理在组合工艺中的作用

1.4.5 变形与热处理组合工艺存在的问题

1.5 本文的研究目的意义与主要研究内容

第二章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 变形与热处理工艺

2.2.1 固溶

2.2.2 变形处理

2.2.3 退火处理

2.2.4 时效

2.3 组织及性能表征

2.3.1 显微硬度

2.3.2 拉伸性能

2.3.3 电导率

2.3.4 耐腐蚀性

2.3.5 金相组织

2.3.6 X射线衍射

2.3.7 扫描电子显微镜

2.3.8 透射电子显微镜

第三章 变形和预时效对6061铝合金组织和性能的影响

3.1 性能分析

3.1.1 显微硬度

3.1.2 拉伸性能

3.1.3 电导率分析

3.1.4 耐腐蚀性测试

3.2 微观组织分析

3.2.1 断口形貌

3.2.2 X射线衍射分析

3.2.3 透射电镜分析

3.3 本章小结

第四章 中间热处理方式对6061铝合金组织和性能的影响

4.1 性能分析

4.1.1 显微硬度

4.1.2 拉伸性能

4.1.3 电导率分析

4.1.4 耐腐蚀性测试

4.2 微观组织分析

4.2.1 断口形貌

4.2.2 X射线衍射分析

4.2.3 透射电镜分析

4.3 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文