详情

原文传递汽车板用新型铝合金微合金化组织与性能的研究

论文题名：	汽车板用新型铝合金微合金化组织与性能的研究
关键词：	汽车铝板;微合金化;异步热轧;组织性能;织构组分
摘要：	铝合金具有密度轻、比强度高和可抗冲击性好等优点，且易于加工成形和回收再利用，已成为汽车轻量化的首选材料。为加快推动汽车轻量化和环保化转型发展，铝合金板材在汽车上的应用已成为一种必然趋势。本课题依据AA6010合金基础成分，设计五种成分Al-Mg-Si-Cu合金进行微合金化研究。通过液态铸造、热挤压成型、异步热轧等工艺制备Al-Mg-Si-Cu合金材料。利用等离子体原子发射光谱仪(ICP)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)检测化学成分及物相组成。采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察显微组织和断口形貌。通过背散射电子衍射(EB SD)技术进行晶粒分析和织构研究。　　Al-Mg-Si-Cu合金铸态组织包括α-Al9Fe0.84Mn2.16Si、β-Al9Fe2Si2、Mg2Si、Al1.9CuMg4.1Si3.3和初生Si等，复合添加Ce和Er后析出稀土相。经520℃/12h均匀化退火，β-Al9Fe2Si2不完全转变为α-A19Fe0.84Mn2.16Si，Mg2Si和Al1.9CuMg4.1Si3.3及(α-Al+Mg2Si+Si)共晶体溶解，均匀析出针状或颗粒状第二相质点。退火态维氏硬度随成分变化趋势与铸态一致，且较铸态明显降低。　　铸态组织在热挤压时被破碎，且沿挤压流线分布。Al-Mg-Si-Cu合金热挤压过程发生动态再结晶，再结晶晶粒分布于形变组织间隙，显微组织呈条带状结构。形变织构主要有Brass、S和{111}//ND，再结晶织构主要有Cube、Goss和P。Cu促进{011}//ND织构演变和Cube织构形成。随Cu含量增加，Al-Mg-Si-Cu合金的强度提高，塑性降低。复合加入Ti和Zr能细化条带状组织，增强P和F织构，抑制Cube织构，其合金屈服强度显著增加。复合加入Ce和Er能消除条带状组织，抑制Brass织构向P织构转变，促进Goss织构形成，其合金屈服强度和断后伸长率均增加。Al-Mg-Si-Cu合金热挤压态断口形貌为等轴状韧窝，其塑性变形能力良好。　　经异步热轧，Al-Mg-Si-Cu合金显微组织呈拉长纤维状，沿轧制方向交替分布，为典型带状组织。亚结构与轧制方向约呈45°分布，动态再结晶晶粒分布于带状组织间隙。T6热处理后（580℃/1h固溶+180℃时效），组织为扁平状回复晶粒和再结晶晶粒。随轧制温度或总变形量增加，T6态再结晶现象越明显。轧制温度450℃和总变形量75％时，其轧制工艺效果最优。AA6010-0.4％Cu合金T6态晶粒最细小均匀，其板材抗拉强度可达400MPa，断后伸长率约18％。T6态拉伸仍为塑性断裂，断口形貌呈层片状或韧窝状。180℃时效前期，Al-Mg-Si-Cu合金硬度增加迅速，约3h达时效峰值，且峰值硬度随Cu含量增加而增加。复合加入Ti和Zr可进一步提高峰值硬度。复合加入Ce和Er能显著加速时效，峰值时间可缩短至1h，但峰值硬度略有降低。Al-Mg-Si-Cu合金峰值时效强度随Cu含量增加而提高，AA6010-0.6％Cu合金屈服强度与抗拉强度分别为370MPa和410MPa，断后伸长率为17.9％。复合加入Ti和Zr后，其抗拉强度提高到420MPa。复合加入Ce和Er后，合金强度和断后伸长率均有增加。　　Al-Mg-Si-Cu合金T6态织构组分有Cube、CubeND(H)、Brass、CubeND({001}＜310＞)、{110}＜011＞和F等织构。随Cu含量增加，CubeND织构沿{001}面演变，{110}＜110＞织构演变为P织构。Cube带和PSN再结晶形核机制加强，但仍以剪切带形核为主。Ti和Zr复合添加，Cube和CubeND织构被抑制，形成Copper及较强{110}＜011＞织构。再结晶形核机制主要为剪切带形核，Cube带和PSN形核减弱。Ce和Er复合添加，Cube织构增强，F织构转变，{110}织构显著降低。再结晶形核机制主要为Cube带形核，PSN和剪切带形核减弱。
作者：	付锦
专业：	材料工程
导师：	李亚江;戚文军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文