Mn对新型高强Al-Mg-Si合金组织性能影响

论文摘要

本论文是在6069铝合金基础之上,优化合金成分,通过添加合金元素Mn、调整Si含量,结合合理的冶炼与热处理工艺等手段,研制出一种新型的高强度A1-Mg-Si合金。同时研究借助透射电镜、扫描电镜、X射线衍射以及高分辨电镜等微观分析测试手段,针对元素Si、Mn对新型A1-Mg-Si合金组织和性能的影响进行了较为系统地研究,并对所添加的元素在合金中的存在形式和作用机理进行了初步的探讨。本论文针对新型A1-Mg-Si合金的挤压与热处理工艺进行了初步的研究与探讨,其中热处理工艺的研究包括均匀化退火、固溶制度与时效制度这三个方面。考察在同一热处理条件下,添加不同元素合金的金相组织与力学性能,确定较好的合金成分配比。通过DSC分析以及查阅文献可知,均匀化制度为：加热到560℃保温24小时。对挤压材的T6热处理工艺为：固溶处理（560℃/2小时）+水淬+时效处理（170℃/12小时）,这样的热处理制度可达到一个较理想的强韧性组合。通过实验室现有设备,确定合金的挤压工艺,挤压制度为：挤压温度为430℃,最大挤压力为120KN,挤压比为14.7。Mg/Si=1.73时,改变Mn的含量,合金的力学性能提高并不显著。但是在Mn含量达到0.2%时,相对于其他添加Mn元素的A1-Mg-Si合金其性能有所提高,对应挤压材热处理后的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别可达到425MPa、365MPa、17.7%。当合金中的Mn含量过高时,会形成粗大块状MnA16,使合金的力学性能有所下降。合金中加入Mn后会与合金中的Si形成A1FeMnSi相或A1FeSi、A1MnSi相,这就造成了合金中Si的缺失,实验确定在Si过剩的情况下（Mg/Si<1.73）调节Mn的含量,对合金的力学性能提高并不显著,但是当Mn含量达到0.2%时,相对于其他添加Mn元素的A1-Mg-Si合金其性能有所提高,对应挤压材热处理后的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别可达到431.4MPa、368.7MPa和15.7%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铝合金的熔炼
• 1.1.1 铝合金的熔炼工艺
• 1.1.2 铝合金的精炼措施
• 1.2 铝合金的挤压与热处理工艺
• 1.2.1 铝合金的挤压工艺
• 1.2.2 铝合金的热处理工艺
• 1.3 研究Al-Mg-Si系铝合金的意义
• 1.3.1 国外发展现状
• 1.3.2 国内发展现状
• 1.4 Al-Mg-Si合金相图
• 1.5 Al-Mg-Si合金析出序列
• 1.6 合金元素对Al-Mg-Si系组织及性能的影响
• 1.6.1 主要合金元素的影响
• 1.6.2 微量元素的影响
• 1.7 研究的主要内容与目的
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验工艺流程
• 2.2 实验材料制备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 熔炼浇注工艺
• 2.3.2 挤压工艺
• 2.3.3 热处理工艺
• 2.4 检测与分析方法
• 2.4.1 性能测试
• 2.4.2 显微组织分析方法
• 第3章 新型Al-Mg-Si合金组织性能
• 3.1 新型Al-Mg-Si合金制备工艺
• 3.1.1 均匀化分析
• 3.1.2 挤压工艺分析
• 3.1.3 固溶时效分析
• 3.2 新型Al-Mg-Si合金组织性能分析
• 3.2.1 力学性能分析
• 3.2.2 微观组织分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 Mn对新型Al-Mg-Si合金组织性能影响
• 4.1 Mg/Si=1.73的合金力学性能
• 4.1.1 实验研究方法
• 4.1.2 力学性能结果与分析
• 4.1.3 Mg/Si=1.73的微观组织分析
• 4.2 Mg/Si<1.73的合金力学性能
• 4.2.1 实验研究方法
• 4.2.2 挤压材力学性能分析
• 4.2.3 微观组织分析
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 Mn对强度的影响
• 4.3.2 Mn对电导率的影响
• 4.3.3 Mn在时效过程中的形态转变
• 4.3.4 Mn对合金再结晶的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢