论文部分内容阅读
汽车车身结构件及车身板的铝化是实现汽车轻量化的重要途径。可作为车身板材的系列有2000系、5000系、6000系等铝合金,对比发现6000系铝合金由于其良好的冲压成形性型,烘烤响应速度快,表面质量高,以及耐腐蚀性好等一系列优点,成为近年来汽车车身板研究领域的焦点和热点。为了获得性能符合使用要求的铝合金板材,添加适量的合金元素及控制加工工艺过程,是获得优良性能铝合金板材的必要条件。本文以某企业提供的6016铝合金板材成分范围为基础,分别增加合金中Cu、Mn元素的百分含量以及通过控制合金板材的轧制过程,以期获得性能优良的铝合金实验板材。进行了高温热压缩实验,模拟合金在不同温度和不同应变速率下的轧制过程,并将实验测得的峰值应力与模拟计算的理论峰值应力进行对比分析,结果表明,本构方程可以较为准确的描述合金板材的实际轧制过程,且误差较小。通过扫描电镜,能谱,X射线衍射,以及金相研究结果表明,该6000系实验铝合金板材的铸态组织中存在的结晶相类型主要为A11.9CuMg4.1Si3.3、AlFeSi、AlMnSi以及Mg2Si等结晶相,随着均匀化处理的进行,可溶结晶相A11.9CuMg4.1Si3.3,Mg2Si相数量减少,基本回溶入基体中,而不可溶的长杆状结晶相Al5FeSi则转变成团块状的A18Fe2Si型结晶相。提高Mn元素的含量,合金中出现了富Mn的A14Mn3Si2型结晶相,而且合金中的Fe、Mn有相互取代的作用。通过对不同成分合金进行硬度、拉伸、金相、扫描实验研究表明:Cu、Mn合金元素对硬度和强度的提高具有积极作用,但是却降低合金的延伸率和成形性能。随着合金元素的添加,弥散相数量增多,阻碍晶界的迁移,细化了再结晶后的显微组织。通过在热压缩过程中改变变形条件(变形温度和应变速率),研究结果表明:在高温热压缩变形过程中,应变速度一定时,变形初期加工硬化占优势,随着变形的进行,由于动态回复引起的软化作用加大,随后达到稳定变形阶段,变形应力趋于稳定;变形温度越高,动态回复速度越快,进入稳定变形阶段越早,稳定变形阶段的变形应力越低。变形温度一定时,应变速率越高达到稳定变形阶段越晚,且所需的变形应力越高;变形速度越低,达到稳定变形阶段越早,且所需变形应力越低。变形后合金的显微组织主要为动态回复组织,胞状亚组织轮廓清晰。因为铝是高层错能的金属,扩展位错很窄,位错容易发生交滑移、攀移和容易从位错网中解脱出来。从而使异号位错相互抵消,使亚晶组织中的位错密度降低,储存能下降,不足以引起动态再结晶。通过对异步轧制组织拉伸、硬度、金相、EBSD实验,研究结果表明:异步轧制具有一定的晶粒细化效果,强度和硬度都有一定的提高,但是延伸率和成形性能稍有降低。当异步速比由1.06增加到1.13的时候,合金的显组织逐渐细化,当异步速比进一步增加到1.20的时候,合金的显微组织没有更加细化,基本上保持了速比为1.13时晶粒的大小,这一点在拉伸实验中也得到验证,在异步速比为1.13的时候合金的强度和硬度均达到最大值。