铝硅镁合金时效双峰现象与铝铜合金时效电化学表征

摘要

铸造Al-Si-Mg系合金和铸造Al-Cu合金都是可热处理强化合金，时效过程中合金力学性能变化显著，铝合金的时效硬化效果取决于时效过程中硬化相的析出行为，而且铝合金的电化学腐蚀性能与时效有紧密联系。本文采用电化学测量系统、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等多种测量手段对合金的时效行为和电化学行为进行了研究。本文分两部分内容，第一部分研究铸造Al-Si-Mg合金时效强化及时效双峰现象，第二部分研究ZL201合金时效电化学表征。 (1)铸造Al-Si-Mg合金中添加元素Cu后，时效硬度曲线出现双峰现象。合金时效过程中主要有两个脱溶序列： (i)asss→GP区→β'β (ii)asss→GP区→θ"→θ'→θ 两个脱溶序列先后独立进行，曲线第一个峰由β'强化作用引起，第二个峰由θ'(θ")强化作用引起，第一个峰值略小于第二个峰值。 (2)铸造Al-Si-Mg合金中添加元素Zr后，时效硬度曲线出现双峰现象。Zr有很好的晶粒细化作用且亚稳相Al3Zr有良好的弥散强化作用，Zr同时也改变了合金的时效行为，使得合金时效提前。曲线第一个峰由β’强化作用产生，第二个峰由Zr的细晶强化作用和弥散强化作用产生，第一个峰值略大于第二个峰值。 (3)铸造Al-Si-Mg合金时效初期，时效硬度曲线出现先下降再迅速上升的趋势。淬火后过饱和固溶体聚集了很大的内应力，时效开始后合金的淬火应力得到松弛缓解，且固溶在过饱和固溶体中的溶质开始析出。时效初期，固溶强化和淬火应力松弛对硬度衰减作用大于GP区强化对硬度上升的贡献值，故硬度值总体下降，硬度下降幅度跟合金的淬火处理、固溶强化作用、应力大小和枝晶臂间距DAS等因素有关。由于固溶强化作用和淬火应力对合金硬度值影响有限，GP区和β'相强化很快占优势，故硬度曲线下降后便会马上迅速上升。这种现象同样也存在于Al-Cu系合金，是可热处理强化铝合金中普遍存在的一个现象。 (4)建立ZL201合金的力学性能、电化学腐蚀参数、时效析出行为三者之间的对应关系。通过合金的电化学腐蚀参数来表征合金的时效析出行为。当合金的自腐蚀电位最正，腐蚀电流密度最小时，合金处于固溶状态，此时，合金的硬度值最小，合金组织主要由过饱和固溶体组成；当合金的自腐蚀电位最负，腐蚀电流密度最大时，合金处于峰值时效状态，此时，合金的硬度值最大，合金组织主要由亚稳相θ'相组成。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2添加元素强化铸造Al-Si-Mg合金的现状与前景

1.2.1铸造A1-Si-Mg合金的强化原理与方法

1.2.2铸造Al-Si-Mg合金的时效过程

1.2.3添加元素对铸造Al-Si-Mg合金时效强化影响

1.2.4铸造Al-Si-Mg合金时效强化的现状与发展前景

1.3铸造铝铜合金应用的现状与前景

1.3.1铸造铝铜合金及ZL201合金主要性能

1.3.2铸造铝铜合金的应用与前景

1.4铸造铝铜合金及ZL201合金的热处理

1.4.1固溶淬火处理

1.4.2时效处理

1.5铸造铝铜合金及ZL201合金的腐蚀

1.5.1铝合金的腐蚀类型

1.5.2影响腐蚀的因素

1.5.3铸造铝铜合金及ZL201腐蚀性能

1.6本文研究内容及意义

1.6.1研究内容

1.6.2研究意义

1.6.3创新点

第二章实验方法和实验原理

2.1实验材料及制备过程

2.2熔炼浇注工艺

2.3热处理

2.4性能测试

2.4.1硬度测试

2.4.2电化学测试

2.4.3浸泡腐蚀前后形貌对比实验

2.4.4失重实验

2.5显微分析

2.6显微分析

2.7试验用到的其它设备

第三章铸造A1-Si-Mg合金时效硬度双峰的研究

3.1铸造Al-Si-Mg合金的时效过程

3.1.1 Al-Si-Mg合金的时效析出

3.1.2 Al-Si-Mg合金的时效强化

3.2时效硬度曲线的分析

3.3添加Cu、Zr元素的Al-Si-Mg合金的时效双峰分析

3.3.1添加Cu后合金的时效硬度双峰研究

3.3.2添加zr后合金的时效硬度双峰研究

3.3.3时效硬度双峰叠加强化的探讨

3.4小结

第四章ZL201合金的力学性能与显微组织

4.1合金元素对ZL201合金性能影响

4.1.1 Mn的作用

4.1.2 Ti的作用

4.2 ZL201合金的热处理与力学性能及显微组织的关系

4.2.1热处理对ZL201显微组织的影响

4.2.2热处理对ZL201的硬度曲线的影响

4.3小结

第五章时效处理对ZL201合金耐腐蚀性能的影响

5.1时效处理对ZL201电化学腐蚀性能的影响

5.1.1时效处理对ZL201合金的自腐蚀电位的影响

5.1.2时效处理对ZL201合金的腐蚀电流密度的影响

5.1.3时效处理对ZL201合金的极化曲线影响

5.2时效处理对ZL201浸泡腐蚀的影响

5.2.1浸泡腐前后形貌对比

5.2.2浸泡腐蚀剖面腐蚀深度对比

5.2.3浸泡腐失重实验

5.3合金电化学腐蚀参数与时效析出行为的关系

5.4小结

第六章结论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文