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Al-Mg-Si系铝合金作为6000系列挤压铝合金中重要的一种,具有良好的综合性能,广泛应用于汽车工业,但铝合金本身的性能特点使其在应用中还存在一些问题,如强度较低、耐热性能不高等。因此,有必要对Al-Mg-Si系铝合金进行进一步的研究。
本文在Al-Mg-Si系铝合金成分的基础上,添加和调整Mg、Si、Cu元素的含量,制备出不同合金元素含量的合金。通过金相显微镜、电阻仪、透射电镜(HRTEM)、能谱分析(EDS)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、电子万能拉伸机和硬度计等一系列分析测试手段,研究了合金元素对显微组织、结晶相、时效行为、力学性能的影响,从微观组织、强化机制、析出动力学、原子扩散角度探讨其机理。
研究结果表明:1.强化相Mg2Si的溶解度与固溶温度有关。在相同固溶温度下,Mg2Si质量分数大于1.2%时,不同成分的合金时效后的硬度相同。
2.添加Cu元素使Al-Mg-Si系合金的硬度、强度及耐热性能提高,但对最大硬度峰的出现时间没有影响。
3.在时效过程中,Al-Mg-Si系合金电阻率先升高,达到峰值后降低,最后下降缓慢,基本不变;而且合金元素含量的越多,合金的电阻率越高。Al-Mg-Si系合金中析出相对电阻率的影响程度为:GP区>β″相>β′相>β相。4.添加Cu元素后,Al-Mg-Si系合金GP区的形成提前;峰值强化相是β”和Q’;Q’相为棒状物,横截面为3nm×5nm的长方形,长度为50nm左右,点阵常数a=0.91nm,c=0.449nm。
5.Mn元素强烈地钉扎合金中的亚晶界和位错,有效地阻止了合金亚晶界的迁移与合并,稳定亚晶粒结构,抑制了合金的再结晶。
6.成分为Al-0.75Si-0.77Mg-0.62Cu-0.6Mn(wt%)的12号合金挤压后经固溶时效处理的力学性能为抗拉强度σb为446MPa,延伸率δ为13.56%,高于典型的变形铝合金6061经T6处理后的性能。