超细晶6061Al-Mg-Si铝合金的力学性能和摩擦磨损行为

摘要

Al-Mg-Si-(Cu)6000系铝合金因其良好的力学性能、优异的可焊接性、耐腐蚀性和良好的可成型性，在汽车制造、航空航天等领域中得到了广泛的应用。但该合金系的强度与7000系等铝合金相比，尚需提高。大塑性变形(SPD)技术是细化晶粒的有效方法，可明显提高金属材料的强度，其中等通道转角挤压(ECAP)技术利用剪切变形能够获得块体超细晶结构材料，是最具有应用前景的 SPD技术。国内外有关大塑性变形超细晶6000系铝合金的微观结构和强韧性研究比较系统，但对其摩擦磨损行为的研究较少。因此，深入研究ECAP超细晶6061铝合金的摩擦磨损性能，并且分析其微观结构和力学性能对摩擦磨损行为的影响，具有十分重要的意义。本文以6061Al-Mg-Si铝合金为研究对象，利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、拉伸试验和透射电镜(TEM)等表征方式，分析并研究了不同温度动态时效ECAP对6000系铝合金微观组织和力学性能的影响。特别是，选用强度和塑韧性最佳的ECAP铝合金试样与固溶态、峰时效态(T6)试样在不同载荷下进行摩擦磨损试验对比。通过扫描电镜(SEM)、表面轮廓仪和能谱仪(EDS)对比分析磨损表面、磨痕亚表面和磨屑，探究超细晶铝合金的磨损机制以及微观结构对超细晶材料摩擦磨损行为的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴通过分析XRD射线衍射图，计算出动态时效ECAP后的6061铝合金的平均晶粒尺寸、平均晶格应变和位错密度。ECAP后平均位错密度在0.25×1014 m–2~1.75×1014 m–2之间，晶粒尺寸在100 nm~173 nm，均已达到超细晶级别。⑵DSC和TEM分析均表明，6061铝合金在不同温度ECAP变形后，试样中均已经发生了不同程度的β

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第一章 绪论

1.1 6000系铝合金的研究意义

1.2 大塑性变形技术

1.3 等通道转角挤压

1.4摩擦学基本知识

1. 5 课题的研究目的和内容

第二章 实验过程及分析测试方法

2.1 实验材料及工艺流程

2.2 样品制备

2.3 磨损试验

2.4 性能与表征

第三章6061铝合金的强化韧化机制

3.1 XRD分析

3.2 DSC热分析

3.3 微观结构

3.4 力学性能

3.5讨论

3.6 结论

第四章6061铝合金的摩擦磨损性能

4.1不同载荷下的摩擦特性

4.2三维形貌分析

4.3磨损表面分析

4.4剖面分析

4.5磨屑分析

4.6磨损机制

4.7讨论

4.8本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2创新与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文