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电解加钛汽车Al-Mg-Si板材的组织和性能研究

董新平  
【摘要】:本文以Al-Mg-Si汽车板材为研究对象,以电解低钛铝合金为母材,制备了不同成分的5种汽车板材,通过金相显微镜、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、差热分析(DSC)、显微硬度测量、拉伸实验和X射线衍射等方法,研究了Mg、Si含量以及热处工艺对Al-Mg-Si板材微观组织和力学性能的影响,研究成果对探讨电解低钛铝合金在汽车板材中的应用具有一定的理论和实际意义。 研究发现,合金中过剩硅含量增加会使第二相沉淀质点的几何尺寸下降,粒子的分布密度增加。模拟烘烤前板材的强度明显提高,伸长率也有一定程度的增加;模拟烘烤后板材强度增加趋势降低,板材的伸长率则没有明显的变化,因此适量的过剩硅有利于板材成形性和服役性能的提高。原因在于过剩硅的存在降低了第二沉淀相中的Mg/Si比率,增加了β″沉淀相粒子的数量,从而使时效强化作用得到加强。 合金中Mg_2Si含量的增加,使第二相沉淀质点的尺寸有所增加,粒子的分布密度明显增加。板材模拟烘烤前后的强度均有所增加,但模拟烘烤后板材的强度增加趋势更加明显。板材的伸长率除T4P态有所增加外,其它略有下降。因此增加Mg_2Si含量可以在保证板材原有变形能力的条件下,增加板材的服役性能。 以实验合金的拉伸实验数据为基础,对屈服强度进行线性回归分析得到以下公式:: T4态:YS(MPa)=211.31-77.66×Mg/Si+43.97×(Mg%); T6态:YS(MPa)=207.50-19.05×Mg/Si+136.31×(Mg%); T4P态:YS(MPa)=188.90-37.55×Mg/Si+15.43×(Mg%); T4P+模拟烘烤态:YS(MPa)=144.56-23.50×Mg/Si+152.23×(Mg%)。 自然时效使组织中出现大量的Mg、Si原子团偏聚形成的G.PE,抑制了在随后的β″的析出,造成组织中β″相的数量减少,尺寸变小,虽然使合金塑性有所增加,但明显使合金的强度下降。预时效由于在组织中形成了大量β″相形核中心,使偏聚原子团的析出受到抑制。一方面对板材模拟烘烤前的力学性能影响很小,保持板材的屈服强度、抗拉强度及伸长率与未预时效的T4态接近,不牺牲板材的成形性,另一方面可以有效地减轻自然时效对模拟烘烤后沉淀强化的有害作用,使模拟烘烤后板材的力学性能明显得到了改善,板材的抗拉强非常接近于T6状态,伸长率与T6态基本相同,因此预时效+自然时效+油漆烘烤的热处理工艺综合了T4和T6工艺二者的优点,具有较高的服役效能。在T4P和烘烤工艺之间进行5%预变形可以改善板材的力学性能,板材的强度和伸长率在预变


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