6005铝合金组织性能及淬火敏感性研究

论文摘要

通过力学性能测试、布氏硬度测试、显微组织观察分析和计算机软件模拟等方法研究了6005铝合金的固溶时效制度及淬火敏感性,利用实验数据绘制出合金的等温转变曲线,与计算机软件模拟获得的等温转变曲线进行比较分析,并运用有限元软件分析了不同淬火制度对合金内应力的影响。实验结果表明：1)6005合金适宜的固溶-时效制度为535℃×50min固溶,水淬,180℃×6h时效,在此条件下,6005合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为300MPa、288MPa和12%。2)6005合金中元素Fe、Si与Al形成的杂质相为热稳定杂质相,不随合金热处理而变化,存在于合金的挤压态、固溶态以及时效态中。3)6005合金TTT曲线和TTP曲线呈“C”型,鼻尖温度为340℃,孕育时间9s,淬火敏感性高,淬火敏感区间为280℃-415℃。4)6005合金在340℃等温处理的相变动力学方程为：f=1-exp（-0.006t0.9457）。5)6005合金等温保温过程中过饱和固溶体分解析出第二相粒子,在鼻尖温度340℃达到最大的脱溶速率,合金的析出序列为：过饱和固溶体-β",-β’-β6) Jmatpro5.1软件通过计算模拟可以得出合金的TTT曲线及CCT曲线,方法简单快捷,且结果与通过实验数据所绘制的TTT曲线的鼻尖温度一致。7) Abaqus CAE软件利用Jmatpro5.1软件模拟计算出的合金相关物理参数随温度的变化曲线,可以模拟出合金在不同淬火制度下的温度场及应力场。分段淬火与一次性淬火相比,在保证合金性能基本不下降的同时,能够大幅度减小合金的内应力。8)6005型材生产在线挤压后淬火时,型材出口温度（相当于在线淬火温度）最好大于500℃,自500。C以上冷却到分解危险温度415℃时,可以适当慢速,随后要以高于9℃/s快速淬火通过280-415℃淬火敏感区,在低温区域再适当降低冷却速度。这样一方面可以减小残余应力,另一方面可以避免固溶体分解,时效后就能保证型材的力学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 Al-Mg-Si系铝合金的发展情况
• 1.1.1 国内外Al-Mg-Si合金系的发展情况
• 1.1.2 Al-Mg-Si合金系的发展前景
• 1.2 合金元素对Al-Mg-Si合金的影响
• 1.2.1 Mg元素的影响
• 1.2.2 Si元素的影响
• 1.2.3 Mn元素的影响
• 1.2.4 Cu元素的影响
• 1.3 Al-Mg-Si系合金的组织
• 1.3.1 沉淀序列
• 1.3.2 显微组织分析
• 1.4 铝合金的强化方法
• 1.5 铝合金材料淬火敏感性研究现状
• 1.5.1 影响铝合金淬火敏感性的因素
• 1.5.2 研究铝合金淬火敏感性的方法
• 1.5.3 铝合金淬火敏感性的研究现状
• 1.6 计算机软件在材料科学中的应用
• 1.7 本论文研究的目的和主要内容
• 1.7.1 本论文研究的目的
• 1.7.2 本论文研究的主要内容
• 第二章 材料与实验方法
• 2.1 材料制备及方案
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 导电率测试
• 2.2.2 硬度测试
• 2.2.3 拉伸力学性能测试、
• 2.2.4 金相组织观察
• 2.2.5 X射线衍射物相分析
• 2.2.6 扫描电镜组织观察
• 2.2.7 透射电镜组织观察
• 第三章 固溶-时效对挤压态6005合金组织性能的影响
• 3.1 固溶时效制度对6005合金性能的影响
• 3.2 固溶时效制度对6005合金显微组织的影响
• 3.2.1 金相显微组织
• 3.2.2 扫描电子显微组织
• 3.2.3 透射电子显微组织
• 3.3 分析与讨论
• 3.3.1 固溶温度对合金组织性能的影响
• 3.3.2 时效时间对合金微观组织的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 6005铝合金的TTT/TTP曲线绘制及应用
• 4.1 6005合金TTT曲线绘制
• 4.1.1 不同等温条件对合金导电率的影响
• 4.1.2 6005铝合金TTT曲线的绘制
• 4.2 6005合金TTP曲线绘制
• 4.2.1 不同等温条件对合金硬度的影响
• 4.2.2 6005铝合金TTP曲线的绘制
• 4.3 等温处理对6005合金微观组织的影响
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 合金析出相与导电率的关系
• 4.4.2 合金的相变动力学
• 4.4.3 等温保温过程中的形核长大
• 4.5 本章小结
• 第五章 计算机软件在铝合金淬火过程中的应用
• 5.1 JmatPro5.1 软件在合金淬火过程中的应用
• 5.1.1 6005合金的TTT曲线和CCT曲线绘制
• 5.1.2 实验测量得到的TTT曲线和TTP曲线与JmatPro5.1软件模拟结果对比
• 5.2 Abaqus CAE在合金淬火过程中得应用
• 5.2.1 6005铝合金物理参数曲线
• 5.2.2 有限元数值模拟计算模型的建立
• 5.2.3 淬火过程中不同温度阶段合金应力的大小
• 5.2.4 不同淬火方式对合金应力的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文