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      应用化学学院 申华
      2018年10月15日 13点44分

      铝合金材料能够满足产品轻量化痴墒府氓磋、大型化及复杂结构的需求蒜府及讣,其现代工业应用量仅次于钢铁厩认戎辩从。铝合金具有密度低线第胆嵌、比强度高唤刨努外、塑性好痘抖慷奶泄、导电导热能力强董硼儒似、加工成型性能优异以及耐腐蚀性良好的特征钩李咕检,在航天航空量笛恐螺、武器装备物典并幻、交通运输闷嗽侵稼、机械建筑潭卉、冶金化工梅捆脾、能源等领域得到广泛的应用讼弘退硕。全世界80%的铝挤压产品都是用6XXX系铝合金制成胆扇噬怕,但是强度制约了其应用纷宪咯讣。为了扩大6XXX系铝合金的使用范围邪圭,其力学性能和耐腐蚀性能有待进一步提高记既霸。

      本研究以Al-Mg-Si合金和添加Mn骡犯潍沉、ZrAl-Mg-Si合金为对象道瘸钢,系统地研究了添加Mn良创擒来睬、Zr元素和采用不同铸造凝固方式对合金力学性能和微观组织的影响刃默伎的淬倒,重点研究了时效析出和轧制对材料强度的影响机制稳久仑秘。利用XRD分析粟对菱呐悉思,计算Al-Mg-Si系合金的晶格常数及主要合金元素的固溶度;通过DSC分析禽彪艰啊谴,研究Al-Mg-Si合金和6XXX-XMn-YZr(质量百分数)合金的时效动力学行为丹添素,获得了表观激活能并确定其动力学方程募即互。

      通过研究铸造原始态微观组织及固溶度计算璃惯,分析添加Mn牵惹检、Zr元素及水冷铜模铸造对合金微观组织的影响和对合金力学性能的作用范廷讳廉。水冷铜模铸造减少了元素偏析睬痴恍钮,提高了主要合金元素的固溶度办榔 :Mg的固溶度提高7%12%Si的固溶度提高10%14%Mn的固溶度提高10%村霖钵。同时昏鞍距模,结合EDS能谱分析等手段讨芹弹颠且,确定出铸造原始态合金的结晶相划凳饰泄。

      为了消除合金内部成分不均匀性和非平衡组织精工摊陋黎口,对铸态合金进行均匀化热处理幌沦畔。通过DSC分析究囤岭,确定了合金的过烧温度;结合金相组织观察速麓混沟,确定了合金的热处理制度为560℃×3h撑酵粉仆。合金经过均匀化处理后掂惯疤,析出相形貌发生了改变誊奔烁。对于均匀化处理合金搽堂类躬,Mg元素的固溶度比铸态提高30%左右亮悄搬,Mn星鞍瓤惭、Si元素的固溶度提高超过50%委蛋偷蠢,从理论上说明了均匀化处理的作用筋宫贩呜芒晦。研究表明甲醒梗唤,力学性能最好的是均匀化处理的水冷铜模铸造6XXX-XMn-XZr合金剩趟,其抗拉强度达到286MPa身镣乳燎、屈服强度为127MPa休封控、延伸率为18%亮聊溶睛。

      时效后水冷铜模铸造的6XXX-XMn-YZr合金唇抵岸话铃鼻,抗拉强度陇瀑幕孤散森、屈服强度和延伸率分别为356MPa萝熊策廖丝、230MPa矩宛、21%;轧制后水冷铜模铸造的6XXX-XMn-YZr合金圭比,其抗拉强度达到363MPa书顷叹算、屈服强度为217MPa幸跨犯堪、延伸率为9%并仁膏猾。两种方式均明显提高了6061合金的强度歉渐僚轰。

      轧制Al-Mg-Si6XXX-XMn-YZr合金在3.5%(质量分数)的NaCl溶液中的腐蚀实验结果表明拭蔽藕售瓢,水冷铜模铸造合金腐蚀速率低于铁模铸造合金粒赏钳萎狈,添加Mn票沫陛、ZrAl-Mg-Si合金耐腐蚀性能优于Al-Mg-Si合金啼箔。

      普通该系合金强度为150-290MPa杯兜扫,该研究的6XXX-xMn-yZr铝合金材料最高强度为363MPa鹃扣硷杯夸,且不损失6XXX系合金的腐蚀性能檬池苔瓷。

       

           

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