ECAP對6000系鋁合金微觀結構和性能的影響

2萬字 45頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要 大塑性變形 (SPD) 是目前唯一可以生產塊體亞微米、納米結構材料的加工方法。而等通道角擠壓技術 (ECAP) 是最容易商業(yè)化生產超細晶 (UFG) 結構材料，最具有應用前景。6000系鋁合金作為一類可時效硬化的合金，由于具有良好的強度、成形性、耐蝕性和可焊接性，應用極為廣泛。因此，研究超細晶6000系鋁合金的時效析出行為、微觀結構以及力學性能具有重要的意義。
本文以6013和6061鋁合金為研究對象，將ECAP技術同鋁合金的時效處理結合起來，測試其強度和伸長率等力學性能，結合X射線衍射 (XRD)、金相分析、透射電子顯微鏡 (TEM) 及高分辨透鏡 (HRTEM) 等表征手段，分析ECAP后合金的位錯、晶界、層錯和孿晶等微觀結構，所得結果總結如下：
(1)通過TEM和HRTEM分析，合金在ECAP處理后晶粒得到細化，微觀組織中出現(xiàn)了大量的位錯且局部存在高密度位錯。
(2)通過分析XRD射線衍射圖，計算出6000系合金ECAP后的平均晶格應變、平均晶粒尺寸和位錯密度。根據所測得的微觀結構參數，定量分析了不同強化機制對強度的貢獻。結果表明，析出相強化是超細晶鋁合金中最重要的強化機制。
(3)導電率測試結果表明，ECAP試樣導電率明顯高于固溶態(tài)合金的導電率，在191°C下ECAP 6061合金的導電率最高，為43.6 %IACS。由于在ECAP變形過程中已經產生了動態(tài)時效析出，降低了基體中溶質原子的濃度及其對電子散射的阻礙作用，從而其導電率高于固溶態(tài)合金的導電率。
(4)力學性能研究表明，ECAP與適合的時效相結合能夠大大提高6000系鋁合金的力學性能。本文制備出了幾種高強度和高韌性兼?zhèn)涞某毦?000系Al–Mg–Si–(Cu) 鋁合金，其中，6013室溫ECAP后的性能最好，抗拉強度、屈服強度和均勻伸長率分別為459 MPa、433 MPa和12%。細小的β" 析出相和位錯的交互作用，是ECAP后合金的強度、韌性同步提高的主要原因。


關鍵詞: 大塑性變形；等通道轉角擠壓； 鋁合金；微觀結構；力學性能