分級(jí)淬火及Zr添加對(duì)Al-Mg-Si合金組織和性能的影響.pdf

1、Al-Mg-Si合金是一種典型的時(shí)效硬化型鋁合金，但傳統(tǒng)的工藝還不能充分開發(fā)Al-Mg-Si合金的時(shí)效硬化潛力，尤其經(jīng)過(guò)自然時(shí)效的Al-Mg-Si合金，最終人工時(shí)效時(shí)獲得的強(qiáng)度增加很小。如何使Al-Mg-Si合金在沖壓成型前具有良好的成形性能，并在人工時(shí)效過(guò)程中充分利用β′′相的析出潛力，最終獲得較高的強(qiáng)度是本文研究的主要目的。
　　通過(guò)本文研究，在理論上不但使Al-Mg-Si合金脫溶過(guò)程更加清晰，而且明確了脫溶初期溶質(zhì)原子富集對(duì)

2、β′′亞穩(wěn)相脫溶動(dòng)力學(xué)的影響。從實(shí)際角度使得高強(qiáng)度的Al-Mg-Si合金更加適合并廣泛應(yīng)用于汽車車身構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。
　　在本文研究中，用分級(jí)淬火工藝取代了傳統(tǒng)的水淬工藝，并在Al-Mg-Si合金中添加了微量的Zr元素，使用士差掃描量熱分析（DSC），透射電子顯微鏡（TEM）和高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）詳細(xì)分析了分級(jí)淬火條件下Al-Mg-Si合金的自然時(shí)效和人工時(shí)效脫溶過(guò)程，重點(diǎn)考察了分級(jí)淬火工藝和Zr元素添加對(duì)β

3、′′強(qiáng)化相脫溶動(dòng)力學(xué)的影響，探討了分級(jí)淬火和Zr添加對(duì)Al-Mg-Si力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明Zr添加和分級(jí)淬火（分別在50℃，100℃和150℃保溫1h后水淬）顯著影響Al-Mg-Si合金的組織和性能：添加Zr既保持了合金塑性，又提高了Al-Mg-Si合金的強(qiáng)度；Zr可以細(xì)化鑄態(tài)Al-Mg-Si合金的晶粒，使合金再結(jié)晶之后得到尺寸細(xì)小均勻，形狀規(guī)則的等軸晶組織；在分級(jí)淬火條件下，Zr元素加快β′′強(qiáng)化相的脫溶速率，提高

4、強(qiáng)化效果。分級(jí)淬火工藝降低β′′相的激活能，促進(jìn)β′′相脫溶，對(duì)Al-Mg-Si合金的分級(jí)淬火工藝的探索表明100℃分級(jí)淬火是最佳的選擇，不但可以在人工時(shí)效過(guò)程中獲得最大的強(qiáng)度增加值，而且可以抑制自然時(shí)效的不利影響。
　　目前，美國(guó)和日本生產(chǎn)的汽車用Al-Mg-Si合金固溶處理后淬火態(tài)延伸率約29％，屈服強(qiáng)度約110MPa，最終熱處理后強(qiáng)度約190MPa左右。而本研究中的100℃分級(jí)淬火條件下，淬火態(tài)延伸率可達(dá)32.3-35.3%