《浅析热处理工艺对6061铝合金力学性能的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析热处理工艺对6061铝合金力学性能的影响（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析热处理工艺对 6061铝合金力学性能的影响摘要：针对 6061 铝合金型材，对其开展性能检测以及组织观察，分析热处 理工艺对性能的影响机制。结果显示：过渡相和铝基存在共格关系，前者越多， 分布越不集中，位错阻碍效果越显著，则铝合金强度变强。在变成稳定相之后， 影响了共格关系，畸变应能变弱，位错阻碍效果下降，则铝合金强度变弱。关键词：铝合金；热处理工艺；固溶体；共格关系；影响机制；稳定相引言：对于 6系铝合金来讲，镁以及硅属于相当关键的合金元素，将 Mg2Si 相当作强化相，硅化镁在铝中最高溶解度是 1.85%，伴随温度变低，这一数值会 显著下降，是一种可强化铝合金。它具备着较多的优点，抗腐
2、蚀能力较强、可焊 性理想等，在汽车工业领域已取得了较大的推广，属于一种不可缺少的铝合金材 料。本文选择 6061铝合金型材，将其当作研究对象，采取各种热处理方法，获 取各个状态的铝合金，也就是T4至T7状态。它的时效析出顺序是：GP区-B、- B,B、相为析出相，它的数量以及大小等，能够直接决定铝合金力学性能。对 各个状态的铝合金型材开展性能检测，以及察看金相组织，分析热处理工艺对性 能的影响机制，旨在为工艺提供有力技术支撑。1.试验材料、过程与方法（1）材料。选择 6061 铝合金铸锭，将其当作试验材料，处于 555 摄氏度至 565 摄氏度的范围，铸锭开展均匀化处理，规格是 174 毫米*
3、600 毫米，在此之后 通过挤压机开展挤压生产，具体过程是：加热处理-进行挤压-淬火-拉伸-锯切- 最后是切取料样，在完成挤压之后，横截面形状见图 1。（2）过程与方法。采取 各种方式，对料样开展热处理操作，获取各个状态的试样，实际热处理机制是： T4-520摄氏度*4小时固溶+自然时效；T5-挤压之后风冷+170摄氏度*8小时时效;T6-520摄氏度*4小时固溶+170摄氏度*8小时时效；T7-520摄氏度*4小时固溶 +250摄氏度*16小时时效1。 针对各个热处理状态，选择三个拉伸试样，根据有 关标准，通过对电子万能试验机的使用，进一步来开展拉伸试验，正式测量前， 是18兆帕每秒应力控制
4、，之后变成横梁位移控制，数值是30mm/min。在完成打 磨抛光之后，借助混合酸腐蚀液，来开展腐蚀处理，通过对显微镜的使用，来对 金相组织进行观察。图 1 挤压型材横截面2.试验结果与讨论2.1 性能分析针对各个状态的试样，对它们开展拉伸试验，对相关参数进行测量，具体结果如表 1 所示。表 1 试样的力学性能合金状态试样编号塑性延 伸强度 (Rp0.2)抗拉强度(Rm)断后伸长率(A50mm)T6a30031511.4b29931812c29731714平均值29931712.47a14223021.68T4b14723421.8c14523321.5平均值14523221.66a278303
5、10.4T5b2853079c2833079平均值2823069.47a7312322.12T7b7812624.62c7812522.32平均值7612523.02根据表中所含信息可知，相比于其他几种状态，对于 T6 状态下试样来讲， 它有着较高的强度。因为在固溶处理中，基于 520 摄氏度的温度，硅化镁在铝基 中存在较高溶解度，促使第二相溶解于铝基。在此之后，经过水淬处理，温度短 时间内被冷却，溶质原子不能及时析出，进而保留于铝基之中，并且也保留了很 多的空位，产生过饱和固溶体。处于常温或者加热状态下，对于固溶体来讲，它 会朝着B相转变，进而给固态相变创造了驱动力。当170摄氏度人工时效时
6、， 原子快速扩散，并且基于空位推动作用，硅溶质原子逐渐于铝基晶面析出，处于 铝基之中，相比于镁，硅有着较小的溶解度，进而产生硅富集；在此之后，溶质 原子渐渐聚集于硅富集区，也就是产生 GP 区，对于溶质原子和晶面来讲，二者 有着共格关系，原子是铝基以及 GP 区所共有。为更好适应排列形式，让晶格形 成畸变，产生应变能，在原子的附近形成应力场，位错基于外力驱使，移动至 GP 区时，和应力场出现交互影响，进而阻碍运动，伴随 GP 区的产生以及变大，阻 碍效果变得更加突出，也就是强度渐渐变高。伴随时间推移，原子不断聚集，基 于GP区，开始产生B、相，它和铝基存在彻底共格关系，分布于铝基之中，它的 数
7、量变多，造成晶格畸变更为突出，持续加强对错阻碍效果，强度也开始变大直 至峰值。所以处于T6状态，时效实现峰值，性能实现了最高值。针对T4以及T6状态下试样，对比二者的力学性能，得知相比于T6状态,前者的强度较低，不过它的塑性增高2。因为在通过淬火之后，开展自然时效 由于温度不高，扩散能力不强，固溶体脱溶缓慢，仅存在 GP 区组织，并且产生 的数量不多，析出相不大，所以位错阻碍效果下降。针对 T5 以及 T6 状态下试样 对比二者的力学性能，得知相比于 T6 状态，前者的力学性能较低。挤压机出口 温度处于 460 摄氏度至 500 摄氏度的范围，在此之后，选择在线风冷，由于固溶 温度不高，固溶体
8、浓度小，铝基之中的原子数量不多，冷却缓慢，其中析出不多 的硅化镁，使得溶质原子数量变少。接下来的时效操作，析出的B、数量不多， 导致析出缺乏均匀性，进而使得强度下降。针对T7以及T6状态下试样，对比二 者的性能，得知相比于 T6 状态，前者的强度较低，塑性较高。因为时效温度大， 扩散迅速，更加敏感时间。处于初期，跳过GP区组织，脱出B、相，造成强度先 变大；伴随时间推移，变成稳定相B （硅化镁），析出相持续变大，由铝基内析 出，让B、相变小，共格关系开始变弱，畸变程度降低，形成过时效，铝合金强 度渐渐变低。2.2 影响因素铝合金能不能经过热处理强化，与以下这两点有关，一是溶质元素能不能溶 到溶
9、剂内，二是溶解度能不能伴随温度改变。根据图2所含信息可知，处于共晶 温度，在铝基之中，硅化镁的最高溶解度是 1.85%，同时伴随温度变低，溶解度 显著降低，当温度是200摄氏度时，变成0.25%。所以，能够经过热处理强化。固溶制度的影响也是相当关键的，在温度偏大、时间较久，即便可以彻底固 溶，让强度变高，不过当保温时，会出现晶粒长大的情况，针对此情况应当予以 重视。为减小自由能实现稳定状态，总界面能降低当作驱动力，让晶粒变大，形 成组织粗化，造成强度变弱。固溶温度偏小，即便可以获取晶粒组织，不过因为 固溶不彻底，固溶体浓度不高，造成强度下降。很多文献表明：对于时效制度， 它对力学性能影响是相当
10、关键的，时效温度偏低，难以产生GP区，在时效之后 强度变弱；温度偏大时，原子扩散迅速，析出相易于长大，在时效之后强度变弱， 也就是形成过时效。AI 481216册谪擁(质量呑数iiOO图2合金系平衡相图结论：在铝合金组织之中，过渡相和铝基有着共格关系，数量越多，分布越 不集中，位错阻碍效果就更为显著，则强度会变强。在变成稳定相之后，影响了 共格关系，畸变应能变弱，阻碍效果下降，则强度变弱。选取合理的固溶制度， 确保溶质元素彻底溶解，不让晶粒持续变大，进而产生组织粗大，它对铝合金强 化存在相当关键的作用。选取适当的时效制度，强度方可实现最大化，无论是过 时效，还是欠时效，强度都会变弱。参考文献：1 李恩波，王宇，王红阳热处理工艺对6061铝合金力学性能的影响J.热 处理技术与装备,2022,43(01):16-19.2 杨旭东，张震，杜娟.热处理工艺对泡沫6061铝合金吸能性能的影响J. 材料热处理学报，2021，38(09):49-57.
