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Al-Mg-Si系铝合金由于其具有可热处理强化、高的延展性和很好的变形能力,且与Al-Cu系、Al-Zn-Mg系相比,有更好的可焊接性及耐腐蚀性,被广泛应用于航空、汽车领域。6013铝合金是Al-Mg-Si系铝合金中的一种,为了扩大其应用范围,克服强度、硬度较低等问题,在原有基础上添加一定量的Cu,使其在不降低材料延展性、可焊接性的前提下能获得更高的力学性能。
本文针对添加了Zr、Sr复合微合金化的一种新型6013铝合金,研究了固溶、时效工艺对其金相组织、抗拉强度、硬度、电导率和抗腐蚀性能的影响规律。采用电子显微镜观察分析了其微观组织结构、时效析出相类型、分布及其与材料宏观性能的内在联系。
研究结果表明:
(1)随固溶温度由530℃升高至570℃,铝合金未溶Mg2Si相逐渐减少,固溶逐渐充分,在560℃~570℃合金中未溶相大幅减少,溶解最为充分。
(2)随固溶温度由530℃升高至570℃,铝合金的显微硬度由137HV升高至150HV;在191℃下时效处理,随着时效时间的延长,显微硬度先升高后降低,4h后达到峰时效态,显微硬度可达158HV,抗拉强度412MPa。
(3)铝合金的电导率值,随固溶温度的升高而降低,由530℃的39.79IACS逐步降低至570℃的33.56IACS;随时效时间的延长而升高,由自然时效态的30.116IACS逐渐升高至37.195IACS,长时间时效后趋于稳定。
(4)在191℃时效4h后的峰时效态铝合金的晶间腐蚀最大深度达到206μm,相比之下,欠时效和过时效态铝合金的抗晶间腐蚀性能则较好。自然时效态不发生晶间腐蚀,只发生轻微点蚀。铝合金固溶时效后,具有良好的抗剥落腐蚀性能,几乎不发生剥落腐蚀。
(5)铝合金在191℃时效析出序列为:过饱和固溶体→GP区(球形)→β(棒条状)+Q(板条状)→β(方盘状Mg2Si)+Q(板条状Al4Cu2Mg8Si7);自然时效或时效温度过低(171℃),所需时效时间较长且难以形成稳定析出相,强化作用不显著;时效温度过高(211℃),则时效进程较快,合金极易达到过时效态。
(6)铝合金的时效析出相,与基体共格、半共格的β相及Q相具有最好的时效强化效果,合金达到最佳的力学性能;合金过时效态生成与基体非共格的β相、Q相及自然时效态的G.P区,强化效果则不显著。