喷射成形6061铝合金的显微组织与力学性能

【摘要】：采用金相、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱以及密度、硬度、拉伸试验等测试手段,对喷射成形6061铝合金的沉积态、挤压态和热处理态进行了显微组织分析和力学性能研究,总结了从喷射成形制坯到挤压到热处理完成整个工艺过程中6061铝合金的显微组织和力学性能演变规律,并与相同工艺状态的熔铸态6061铝合金进行了对比,主要研究结果如下: (1)采用喷射成形技术制备了轮廓呈高斯分布曲线状、相对密度达96.4%的6061铝合金沉积锭。喷射成形坯锭中部外层组织最好,为细小等轴晶,Mg_2Si相和AlFeSi相分别弥散分布于晶内和晶界。而熔铸态合金晶粒粗大,Mg_2Si相偏聚于晶界处,组织很不均匀。但喷射态合金由于组织内存在的孔隙,各项拉伸力学性能都比熔铸态合金低。 (2)当挤压比为6.25时,PJ(喷射+挤压)态6061铝合金晶粒横向尺寸随挤压温度的升高而变小,纵向晶粒越来越细长;合金在挤压温度低于150℃挤压后达到全致密,高于150℃挤压后未达全致密;硬度、抗拉强度和屈服强度随挤压温度的升高而降低,断后伸长率随挤压温度的升高而升高。当挤压温度为250℃时,PJ态6061铝合金晶粒横向尺寸随挤压比的增大而减小,纵向组织变化不大;合金在挤压比高于10.41时挤压后达到全致密;抗拉强度、屈服强度和断后伸长率都随挤压比的增大而升高,但硬度受挤压比变化的影响却不大。喷射成形6061铝合金最佳挤压致密化工艺为:挤压温度250℃、挤压比25。经该工艺挤压后合金抗拉强度提高了68.8%,屈服强度提高了97.1%,断后伸长率提高了87.9%。PJ态和ZJ(熔铸+挤压)态合金的晶粒大小差不多,都为1μm左右;PJ态合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率都高于ZJ态合金。PJ态和ZJ态6061铝合金的断裂机理都为微孔聚集型韧性断裂。 (3)合金硬度随固溶温度的升高而升高,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率则先增大后减小;随时效温度的升高合金硬度、抗拉强度和屈服强度先增大后减小,断后伸长率却一直减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度曲线随时效保温时间的延长呈驼峰状变化,断后伸长率则变化不大,只在17h时有所增大。晶内析出相的形态和数量随热处理工艺参数的变化而变化。喷射成形6061铝合金最佳热处理工艺为:530℃固溶1h+175℃时效8h。经该工艺热处理后合金抗拉强度提高了9%,屈服强度提高了18.8%,但断后伸长率降低了25%。PJR(喷射+挤压+热处理)态合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率比ZJR(熔铸+挤压+热处理)态合金分别提高了5.5%、7.8%、14.2%。PJR态和ZJR态6061铝合金的断裂机理都为微孔聚集型的韧性断裂。