等通道挤压工艺对Al-Mg-Si合金组织及力学性能影响的研究

发布时间：2017-08-02 08:00

  本文关键词：等通道挤压工艺对Al-Mg-Si合金组织及力学性能影响的研究

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【摘要】：近几十年来,等通道挤压技术被公认为使材料细化至亚微米级的最具有应用前景的技术之一。它的原理是将多晶试样多次压入一个特别设计的模具中,经过多次定向均匀的剪切变形,来实现巨大的剪切变形量而使晶粒细化的加工方法,在使晶粒的尺寸得到减小的同时,材料强度、硬度和变形能力等方面得到了显著地增强,并获得明显的效果。本课题选用6063牌号的Al-Mg-Si合金作为等通道挤压的研究对象,对比分析了挤压道次和挤压路径对Al-Mg-Si合金组织(形貌、尺寸、分布状况)的影响;根据合金力学性能的变化,分析了合金的强化机制;最后结合合金固溶时效强化的效果,优化出最佳的工艺参数。研究结果表明:(1)经过均匀化处理后的Al-Mg-Si合金的晶粒比较粗大且分布不均匀,晶界较为明显。Al-Mg-Si合金经过四道次等通道挤压变形后,α-Al基体明显得到细化,成为亚微米级晶粒,骨骼状的第二相β(Mg2Si)也得到相应的破碎,并且弥散的分布在基体中。(2)两种不同挤压路径形成的组织存在着差异,经过A路径挤压后,Al-Mg-Si合金α(Al)、β(Mg2Si)的尺寸相对细小,形成大角度的晶界较晚;而Bc路径下晶粒的等轴性较高,组织的均匀性较好,大角度的晶界略多。(3)Al-Mg-Si合金经过等通道挤压后,随着挤压道次的增加,其挤压力和抗拉强度都显著增大,硬度呈先上升后下降的趋势,各道次铝合金的硬度与铸态相比都显著增大,延伸率也呈先上升后下降的趋势,四道次时延伸率与铸态时基本保持不变。Al-Mg-Si合金经过A路径和Bc路径挤压后,A路径的挤压力、硬度和抗拉强度整体上都比Bc路径的略高,但延伸率比Bc路径略低。(4)等通道挤压态Al-Mg-Si合金随着固溶温度的升高,形成了大小均匀且致密的等轴晶,硬度呈先升高后降低的趋势;随着时效时间的增加,合金析出第二相β(Mg2Si)的数量增多,硬度和抗拉强度都呈先增大后降低的趋势,延伸率在时效1h时达到最大,此后合金的延伸率则开始大幅度的下降,在时效8h时挤压态铝合金的抗拉强度和延伸率都比未时效时略高。(5)等通道挤压态Al-Mg-Si合金的最佳固溶时效工艺参数为530℃×4h固溶+175℃×8h时效。
【关键词】：等通道挤压 Al-Mg-Si合金 组织演变 力学性能 固溶时效
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379;TG146.21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 等通道挤压技术概述9-13
• 1.1.1 等通道挤压技术的基本原理9-10
• 1.1.2 等通道挤压影响因素简介10-12
• 1.1.3 等通道挤压技术特点12-13
• 1.2 等通道挤压技术的应用及展望13-17
• 1.2.1 等通道挤压技术对材料的研究13-15
• 1.2.2 等通道挤压技术在材料中的应用15
• 1.2.3 等通道挤压技术在实际生产中的应用15-16
• 1.2.4 等通道挤压技术在实际生产中的展望16-17
• 1.3 Al-Mg-Si合金概述17-19
• 1.3.1 Al-Mg-Si合金相的组成及性能17-18
• 1.3.2 热处理工艺对Al-Mg-Si合金的影响18-19
• 1.4 本课题主要研究的目的及内容19-21
• 第二章 研究方案及实验方法21-28
• 2.1 实验方案21-22
• 2.2 实验材料22
• 2.3 实验设备22-23
• 2.3.1 熔炼设备22
• 2.3.2 挤压设备22-23
• 2.3.3 其他设备23
• 2.4 实验方法23-25
• 2.4.1 熔炼工艺23-24
• 2.4.2 试样的制取24
• 2.4.3 等通道挤压工艺24-25
• 2.4.4 固溶时效工艺25
• 2.5 试样检测分析25-26
• 2.5.1 金相试样的制备25-26
• 2.5.2 能谱及扫描电镜微观组织观察26
• 2.6 力学性能检测26-28
• 2.6.1 硬度测试26-27
• 2.6.2 拉伸测试27
• 2.6.3 断口形貌观测27-28
• 第三章 等通道挤压对Al-Mg-Si合金微观组织的影响28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 实验结果与讨论28-35
• 3.2.1 均匀化处理对铸态Al-Mg-Si合金组织的影响28-30
• 3.2.2 A路径ECAP加工对Al-Mg-Si合金组织的影响30-33
• 3.2.3 Bc路径ECAP加工对Al-Mg-Si合金组织的影响33-35
• 3.3 挤压路径对组织形貌影响的机理35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 等通道挤压对Al-Mg-Si合金力学性能的影响38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 Al-Mg-Si合金力学性能的变化38-44
• 4.2.1 挤压力38-39
• 4.2.2 硬度39-40
• 4.2.3 室温抗拉强度40-41
• 4.2.4 延伸率41-42
• 4.2.5 断口形貌42-44
• 4.2.6 挤压路径对合金力学性能的分析44
• 4.3 ECAP下Al-Mg-Si合金强化机制的分析44-47
• 4.3.1 位错强化对Al-Mg-Si合金力学性能的影响44-45
• 4.3.2 晶界强化对Al-Mg-Si合金力学性能的影响45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 等通道挤压态Al-Mg-Si合金固溶时效工艺的优化48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 固溶时效对等通道挤压态Al-Mg-Si合金组织的影响48-50
• 5.2.1 固溶温度对等通道挤压态Al-Mg-Si合金组织的影响48-49
• 5.2.2 时效时间对等通道挤压态Al-Mg-Si合金组织的影响49-50
• 5.3 固溶时效对等通道挤压态Al-Mg-Si合金力学性能的影响50-54
• 5.3.1 固溶温度对等通道挤压态铝合金硬度的影响50
• 5.3.2 时效时间对等通道挤压态铝合金硬度的影响50-51
• 5.3.3 时效时间对等通道挤压态铝合金拉伸性能的影响51-52
• 5.3.4 时效时间对等通道挤压态铝合金断口形貌的影响52-54
• 5.3.5 分析与讨论54
• 5.4 本章小节54-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读学位期间的研究成果63-64

【参考文献】

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本文编号：608222