双级时效及Cu含量对导电轨用AL-Mg-Si合金性能的影响

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Al-Mg-Si(Cu)合金具有良好的性能如密度低、强度高、良好的延展性等机械性能以及较高的电导率,因此在强度和导电率都有要求的领域,例如轨道交通用的导电轨等获得了广泛的应用。Al-Mg-Si(Cu)合金是可热处理强化的合金,合金的强度主要取决于过饱和Al基体时析出共格或半共格纳米析出相,而合金的导电性则是受固溶元素的数量控制的。在典型的6系列铝合金时效过程中,强度是先升后降,而导电率则是持续上升的。这就造成了强度和导电性能之间的矛盾,目前供货状态的导电轨是处于过时效状态来满足导电率的要求。合金成分和时效制度决定着Al-Mg-Si(Cu)合金中析出物的种类数量,不但影响着强度,还影响着导电率。  针对时效制度和成分对导电铝合金性能的影响,。本课题的研究内容主要分为两个部分:第一部分主要研究双级时效对合金综合性能的影响,第二部分主要分析比较不同Cu含量的合金在相同时效制度下综合性能的区别。  时效制度的研究结果表明:与单级时效相比,双级时效能够提高6063合金峰值时效的硬度和过时效的硬度,合金的峰值平台时间延长。在一级时效温度90℃+二级时效温度180℃的时效制度下,其抗拉强度、延伸率和电导率分别达到225MPa、12%和56.83%IACS能够满足使用要求。一级时效温度主要影响合金时效初期的析出进程,能够促进GP区的形成,并影响GP区的数分布。二级时效温度控制合金随后的析出进程,能够决定合金在时效不同时间时析出相的类型如针状β"相、杆状β相,这些析出相将最终决定合金的综合性能。  铜元素含量的研究结果表明,与导电轨用6063合金相比,Cu元素的加入能够提高合金峰时效峰值硬度,但会降低合金的电导率。Al-0.8Mg-0.58Si-0.6Cu(wt.%)合金的综合性能良好,其二级时效840min时的抗拉强度、延伸率和电导率分别为225MPa、11.5%和56.90%IACS,在满足使用要求的同时进一步拓宽了工艺区间。Cu元素的加入能够促进针状β"相的析出,改变合金过时效阶段不同析出相的比例。Al-Mg-Si(Cu)过时效阶段强度提高主要归因于过时效阶段残留的针状β"相和板条状Q相。
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