谈显微热处理对汽车车身用6022、6111铝合金微观组织与性能影响学位

摘要：当前,世界汽车工业正面对越来越严峻的能源不足、环保不足、安全不足。汽车轻量化是解决上面陈述的不足的有效措施。6000系铝合金具有强度高、成形性好、耐蚀性和焊接性优良等特点,是汽车轻量化最理想的轻质材料。本论文以汽车车身用6022和6111铝合金为探讨对象,采取光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM).X射线衍射(XRD)、力学性能和成形性能测试等浅析手段,系统探讨了两种合金铸态、均匀化热处理、轧制变形、固溶及预时效处理历程中的组织与性能变化规律,确定了适宜的制备加工及热处理工艺,得出以下结论：6022和6111铝合金铸态组织为典型枝晶结构,晶界处有着大量粗大金属间化合物。6022铝合金中的金属间化合物主要有长条状β'-Mg2Si相、板状β-Al5FeSi相以及杆状Al15(FeMn)3Si2相。6111铝合金与6022铝合金的类似,在晶内还有着针状Q(A15Cu2Mg8Si6)相、以及由富Fe相和Q相共生的复杂圆形组织。6022铝合金和6111铝合金适宜的均匀化热处理工艺分别为545℃/20h和555℃/20h。两种合金经均匀化热处理后,Mg2Si相和Q相完全回溶,粗大富Fe相球化且尺寸变小,晶内析出细小富Mn相。以6111铝合金为对象探讨了合金的热变形行为,结果表明6111铝合金属于典型正应变速率敏感性材料,合金本构联系可用双曲正弦Arrhenius模型来表达：ε=1.169×1012[Sinh(0.0382σ)]4963exp(-212293/RT)。两种铝合金冷轧态组织中有着富Fe相、富Mn相和MgSi二元相。6022铝合金和6111铝合金适宜的固溶工艺分别为545℃/30min和550℃/30min。固溶处理后MgSi二元相回溶充分,残留少量富Fe相,再结晶晶粒未显著长大。6111铝合金适宜的预时效处理工艺为：固溶处理后30min内立即进行140℃/10min预时效处理(即T4P处理)。6111-T4和6111-T4P合金n值分别为0.31和0.33,r值分别为0.62和0.76,IE值分别为8.06mm和8.45mm,屈服强度分别为149MPa和133MPa；经170℃/30min烤漆时效后屈服强度分别提升至154MPa和212MPa。6022-T4和6022-T4P(经140℃/10min预时效处理)合金n值分别为0.28和0.32,r值分别为0.77和0.87,IE值分别为8.14mm和8.40mm,屈服强度分别为146MPa和130MPa；经170℃/30min烤漆时效后屈服强度分别提升至149MPa和194MPa。与T4处理相比,预时效处理降低β″相析出温度,推动板材烤漆时效快速响应,改善冲压成形性同时显著提升板材烤漆硬化性。关键词：6000系铝合金论文汽车车身板论文热处理工艺论文显微组织论文力学性能论文

摘要5-7

Abstract7-12

1 绪论12-26

1.1 铝合金在汽车上的运用12-14

1.1.1 国外进展近况12-13

1.1.2 国内进展近况13-14

1.2 汽车车身用铝合金分类14-16

1.3 汽车车身用6000系铝合金的探讨近况16-17

1.4 汽车车身用6000系铝合金热处理和变形加工17-21

1.4.1 汽车车身用6000系铝合金的热处理17-19

1.4.2 汽车车身用6000系铝合金的变形加工及成形性能评价19-21

1.5 6000系铝合金的时效析出探讨21-25

1.5.1 6000系铝合金的时效析出行为21-23

1.5.2 合金元素对6000系铝合金时效机理和性能的影响23-25

1.6 本论文探讨目的和探讨内容25-26

2 实验策略26-31

2.1 实验案例26

2.2 实验材料的制备加工和热处理26-28

2.3 性能测试28-29

2.3.1 室温拉伸力学性能测试28

2.3.2 成形性能测试28-29

2.4 显微组织观察与浅析29-31

2.4.1 差示扫描量热(DSC)浅析29

2.4.2 金相(OM)组织观察29

2.4.3 X射线衍射物相(XRD)浅析29-30

2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)观察30

2.4.5 电子背散射衍射(EBSD)浅析30

2.4.6 透射电子显微镜(TEM)观察30-31

3 合金均匀化热处理工艺及组织演变探讨31-46

3.1 合金铸态组织浅析31-36

3.1.1 铸态组织OM和SEM浅析31-33

3.1.2 铸态组织XRD和TEM浅析33-36

3.1.3 铸态合金DSC浅析36

3.2 合金均匀化热处理工艺探讨36-44

3.2.1 均匀化态显微组织浅析36-41

3.2.2 均匀化态合金DSC和TEM浅析41-44

3.3 本章小结44-46

4 合金轧制变形工艺及组织演变探讨46-61

4.1 合金热压缩模拟实验46-54

4.1.1 真应力-真应变曲线46-47

4.1.2 流变应力方程47-50

4.1.3 热加工图50-54

4.2 合金变形态组织浅析54-59

4.2.1 热轧态组织浅析54-56

4.2.2 中间退火态组织浅析56-59

4.2.3 冷轧态组织浅析59

4.3 本章小结59-61

5 固溶工艺对合金组织性能的影响探讨61-68

5.1 合金轧制态SEM和DSC浅析61-63

5.2 固溶工艺对合金微观组织的影响63-66

5.3 固溶工艺对合金力学性能的影响66-67

5.4 本章小结67-68

6 预时效工艺对合金组织性能的影响探讨68-76

6.1 预时效工艺对板材力学性能的影响68-69

6.2 T4P态铝合金板材成形性能和烤漆硬化性69-71

6.3 合金时效析出行为探讨71-74

6.3.1 合金T4态、T4P态DSC浅析71-72

6.3.2 合金烤漆时效态HREM浅析72-74

6.4 本章小结74-76

结论76-77