6063铝合金的时效析出行为实验研究

摘要

对6000系铝合金而言，自然时效对人工时效的作用一直存在争议。传统时效温度(175℃)下，当Mg和Si合金总含量高于1wt.%时，自然时效会抑制合金人工时效的峰值硬度(消极作用)。而当Mg和Si合金总含量低于1wt.%时，自然时效将会使合金人工时效的峰值硬度增加(积极作用)。但是对Mg和Si合金总含量高于1wt.%合金，高温将会扭转自然时效对人工时效的消极作用。而相关机理还不明确，亟待深入研究。因此本文选取了经过不同自然时效处理的商用6063铝合金((Mg+Si)%~1wt.%)，研究了人工时效温度对合金力学性能以及合金时效析出行为的影响。　　通过硬度分析、透射电子显微镜(TEM)对样品的力学性能以及微观组织进行表征，探究温度对合金峰值硬度的调控机理。通过原位电阻技术对样品时效过程中的电阻变化情况进行监测，描述合金时效过程中的微观组织演变过程。通过原子探针层析技术(APT)对短时人工时效样品的团簇进行了精确的表征，对合金在不同温度条件下时效的析出行为开展了深入的分析。实验结果表明，低温时效时自然时效会抑制人工时效析出相的沉淀过程，然而通过提高时效温度(≥175℃)，该抑制作用可以被扭转为促进作用。根据APT实验结果分析，产生该现象主要机理为：对于经过自然时效的合金，低温时效时，团簇数量密度的降低以及团簇内部Mg/(Mg+Si)比值(Mg/(Mg+Si)~0.570)的改变会抑制了合金内主要析出相(如β″相)的形成。而高温时效时，团簇数量密度的增加以及团簇内部Mg/(Mg+Si)比值的改变(Mg/(Mg+Si)~0.430)促进了主要析出相(β″相)的形成。同时，高温降低了析出相的形核能垒，增加析出相的形核率。因此，自然时效团簇在该温度下可以促进合金中主要析出相的形核和长大。　　本研究工作有助于汽车生产行业了解商用6063铝合金室温停放效应以及人工时效工艺的相关内容，本研究中的相关数据以及理论基础对6063铝合金的生产及人工时效工艺具有重要的指导意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 6000 系铝合金及 6063 铝合金简介

1.2.1 6000 系铝合金简介

1.2.2 6063 铝合金简介

1.3 6000 系铝合金时效过程中的主要析出相

1.3.1 Mg5Si6（βn）的生长演变过程

1.3.2 6000 系铝合金主要析出相的纳米级形貌

1.4 6000 系铝合金热处理工艺

1.5 本文主要研究内容

第2章实验材料、设备和方法

2.1 实验方案设计

2.2 实验材料

2.3 材料测试研究方法

2.3.1 维氏硬度测试分析

2.3.2 透射电子显微电镜分析（TEM）

2.3.3 原位电阻技术

2.4 原子探针层析技术（APT）

2.4.1 样品制备

2.4.2 实验条件

2.4.3 数据处理和分析方法

第3章人工时效温度对合金力学性能以及微观组织的影响

3.1 引言

3.2 自然时效对合金力学性能的影响

3.3 人工时效温度对合金力学性能的影响

3.3.1 150℃ 时效时自然时效对合金力学性能的影响

3.3.2 175℃ 时效时自然时效对合金力学性能的影响

3.3.3 195℃ 时效时自然时效对合金力学性能的影响

3.4 人工时效温度对合金微观组织的影响

3.5 人工时效温度对合金电阻率的影响

3.6 本章小结

第4章人工时效初期团簇变化对合金力学性能的影响

4.1 引言

4.2 APT 实验结果可靠性验证

4.3 人工时效初期团簇变化对合金峰值析出相的影响

4.3.1 APT 数据总体特征

4.3.2 基于 APT 数据的结果分析

4.4 短时人工时效对合金微观组织的影响

4.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文目录

致 谢