AlMgSiCu合金轧制工艺及性能研究

【摘要】随着汽车工业的迅速发展，Al-Mg-Si合金在车辆上的应用越来越受到重视。为了降低成本、改善Al-Mg-Si合金力学性能，本文在6111合金成分基础上，确定了一种成分为Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr(wt%)的铝合金。通过对合金变形行为、轧制工艺、热处理工艺的组织及性能的研究，优化了工艺参数，获得了一种综合性能较好的Al-Mg-Si-Cu合金。合金铸锭采用凝固过程施加电磁搅拌获得，晶粒为等轴晶，第二相主要为β-Al2FeSi、Al9Fe0.84Mn2.16Si及Al4Cu2Mg8Si7(Q相)，并伴有极少量的Si和Mg2Si相，其抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为158.6MPa、106.7MPa、5.8%、33.8HB；经均匀化退火后，第二相质点分布均匀，Mg2Si相、Al4Cu2Mg8Si7相消失；Mn元素替代了部分Fe元素，使针状β-Al2FeSi相转变为颗粒状的α-(FeMn)1.7Al4Si相。在热压缩变形时，Al-Mg-Si-Cu合金的流变应力随变形温度升高和应变速率降低而降低。在变形温度较高、应变速率较低、应变量较大时，在合金的变形区晶界附近生成大量新等轴状晶粒，亚晶合并、晶界弓出形核机制是Al-Mg-Si-Cu合金的主要动态再结晶机制；在应变速率较高、变形温度较低、应变量较小时，合金的动态软化机制是动态回复。通过计算得到合金的热压缩流变应力方程为：ε&=1.89×1010[sinh(0.024σ)]7.46×exp[166.85×103/(RT)]研究了总变形量相同条件下，首道次压下量分别为13%、33%和47%时，三种轧制工艺下合金的组织及性能。结果表明：首道次压下量对Al-Mg-Si-Cu合金的微观组织和力学性能影响显著，并且这种影响具有遗传性。在首道次压下量为47%时，析出相的破碎程度最大、组织最细小、均匀，其综合力学性能最好，抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为398.4MPa、325.8MPa、20%、112HB；轧制终了时第二相主要为Mg2Si、Al9Fe0.84Mn2.16Si、Al8Fe2Si及Al3Zr等。经T6热处理后Mg2Si、Al8Fe2Si、Al9Fe0.84Mn2.16Si、Al3Zr相未发生变化，但出现了AlCu、(AlCuMgSi)相。经升温固溶处理和高温预析出固溶处理的合金布氏硬度均随固溶温度的升高呈先增大后减少的趋势。与单级固溶处理相比，硬度普遍得到提高，但提高的幅度较小。升温固溶处理合金在540℃×30min+580℃×30min时硬度最高；高温预析出固溶处理合金在570℃×30min+540℃×30min时硬度最高。经自然时效+人工时效处理后的合金的硬度呈双峰特征。在人工时效180℃×0.5h，自然时效2d和4d时出现硬度峰值；在人工时效180℃×5h，自然时效1d和4d时出现硬度峰值。在相同自然时效条件下，人工时效180℃×5h的合金硬化效果优于人工时效180℃×0.5h。采用适当的热处理工艺可提高焊接接头的强度和硬度；几种热处理工艺相比，焊后进行固溶+时效处理后焊接接头强度和硬度最高，接头强度系数83%；焊前热处理较未处理的焊件接头强度有所增加，但对焊件接头强度系数影响不大。晶间腐蚀实验表明：合金腐蚀后截面均未出现晶间腐蚀的形貌特征，但时效状态不同，出现不同程度的点蚀现象；在人工时效180℃×0.5h条件下，自然时效48h时合金抗晶间腐蚀性最好；在人工时效180℃×5h条件下，自然时效15h时合金抗晶间腐蚀性最好。剥落腐蚀实验表明：不同条件下剥落腐蚀速度出现一定波动，但总体上波动幅度不大，与腐蚀表观形貌基本吻合。
【作者】李赫亮；
【导师】袁晓光；
【作者基本信息】沈阳工业大学，材料加工工程，2014，博士
【关键词】Al-Mg-Si-Cu合金；热模拟；轧制工艺；组织；性能；

【参考文献】
[1]赵玉壁.小断面越江盾构隧道施工风险评估方法研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[2]姜爱林.中国信息化发展的历史变迁[J].图书馆学研究.2002(04)
[3]姜吉峰.罪犯心理矫治规范化建设研究[D].苏州大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[4]吴逾峰.我国金融市场化进程中金融监管研究[D].中央民族大学,政治经济学,2004,硕士.
[5]张玉慈.山东省农业发展状况的模型研究[D].华中师范大学,运筹学与控制论,2014,硕士.
[6]沈小燕.光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D].天津大学,2010.
[7]韩颖.论思想政治教育环境对思想政治教育过程的基本因素的影响[D].河南大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[8]韩娟.基于几何图的人脸识别算法研究[D].西安建筑科技大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[9]俞秀莲,程晓卿,秦勇,邢宗义.基于可靠性的城轨车辆预防性维修优化模型[J].计算机仿真,2014,02:225-229.
[10]郭力.房地产开发项目的精细化管理研究[D].天津大学,工程管理,2013,硕士.
[11]李景彬.万恒愿景项目夹芯保温节能墙体质量控制研究[D].吉林大学,工业工程,2012,硕士.
[12]朱长银,冯亚东,刘国伟,罗苏南,吴正伟,王德昌.电子式电流互感器测量系统在串联补偿系统中的应用[J].电力系统自动化,2013,13:132-135.
[13]陈加美.陈加美:不是离不开技术,是离不开人才[J].数字化工,2004,06:10.
[14]齐丹.基于战略视角的天地烟草公司全面预算管理研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[15]王晓蕾.商业银行业务流程再造机理研究[D].武汉理工大学,会计学,2003,硕士.
[16]夏庆.非合作相对位姿测量跟踪研究及设计[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[17]王龙.重庆市综合灾害模糊风险评价[D].西南大学,自然地理学,2014,硕士.
[18]赵伟.安全车用微控制器地址部件与中断系统的设计与实现[D].湖南大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[19]肖孟景.自噬在深二度烧伤创面早期加深中的表达及作用[D].中国人民解放军医学院,烧伤外科学,2013,硕士.
[20]徐洁.ZigBee的MAC协议跨层优化研究[D].成都理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[21]吕继涛,张淑贞.环境中纳米材料的分离与分析方法[J].化学进展,2012,12:2374-2383.
[22]王璐.基于SWOT分析法的长三角区域物流竞争力的研究[D].南京农业大学,物流工程,2013,硕士.
[23]李斌.多小波-FFT的电力系统谐波检测的研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[24]沈江,周莉超,齐二石.铁路物流的电子商务策略及其应用系统[J].计算机集成制造系统-CIMS,2001,07:58-61.
[25]林森.粘滞阻尼器对刚度偏心结构扭转效应影响的参数研究[D].中南林业科技大学,结构工程,2014,硕士.
[26]陶涛.球磨法用于制备纳米功能材料[D].中南大学,2011.
[27]陈磊.青海省鱼卡煤田沉积特征与聚煤规律研究[D].西安科技大学,地质工程,2013,硕士.
[28]罗毅,莫祖英,占南.基于用户期望感知的数据库资源质量研究——以CNKI数据库为例[J].情报理论与实践,2014,09:69-73.
[29]马树伟.选择性椎板切除联合椎体成形治疗腰椎压缩骨折伴有椎管狭窄症[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[30]钟广余,付佰钦.用正演法求解地质剖面[J].石油地球物理勘探,1982,02:44-55.
[31]黄富传.基于DSP和FPGA的食品分选机图像处理系统设计[D].南京理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[32]沈萌.海斯特·白兰：一位超越其时代的完美女性[D].武汉理工大学,英语语言文学,2012,硕士.
[33]汤双凤.二嵌段聚肽共聚物的合成与薄膜自组装结构[D].复旦大学,材料物理与化学,2012,硕士.
[34]朱春凤.东北地区手足口病病毒流行株EV71的分子生物学研究[D].吉林大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[35]胡勖.多用户MIMO系统中基于有限反馈的用户调度的研究[D].华中科技大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[36]吴安阳,赵卫东.基于多最小支持度的空间关联规则发现[J].微型电脑应用,2005,09:13-16+4.
[37]潘伟.X公司网络投融资导航平台全程营销方案设计[D].北方工业大学,工商管理,2013,硕士.
[38]沈维蕾.制造过程失控趋势模式识别和变点估计研究及应用[D].合肥工业大学,2014.
[39]谢尚佑.基于BIM技术全寿命周期造价管理研究及应用[D].长安大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[40]陈旸.新媒体与我国本土非政府组织的公益传播[D].上海外国语大学,新闻学,2012,硕士.
[41]张海燕,邬伟魁,杨明.功能化石墨烯的生物医药应用研究[J].中草药,2011,06:1235-1238.
[42]张帅.末梢血β-羟丁酸监测在糖尿病及糖尿病酮症酸中毒诊治中的研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[43]郑雪婷.超声内镜引导下细针穿刺对上消化道毗邻不明起源肿物的诊断价值[D].山东大学,内科学,2013,硕士.
[44]丁学勇.身份与共同犯罪关系研究[D].兰州大学,刑法学,2013,硕士.
[45]唐飞龙.Internet信息获取技术的研究[D].合肥工业大学,2002.
[46]徐楠.溶胶—凝胶法制备Mn_(2.125)Ni_(0.625)Fe_(0.25)O_4热敏电阻陶瓷材料[D].成都理工大学,材料学,2013,硕士.
[47]孙伟建.斜放四角锥网架整体抗火性能的数值模拟研究[D].华侨大学,结构工程,2013,硕士.
[48]宋倩然.英汉博物馆简介翻译研究—体裁分析视角[D].北京交通大学,2014.
[49]房海青.高速飞行器绕流DSMC模拟与气动热辐射效应研究[D].哈尔滨工业大学,动力工程及工程热物理,2013,硕士.
[50]闫峰真.资源枯竭型城市旅游效率研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.