輕量化6063鋁合金粒子的微觀結構與力學性能

?

輕量化6063鋁合金粒子的微觀結構與力學性能

研究了改進6063鋁合金的機械強度以及通過劇烈塑性變形（粒度細化）和熱處理（沉淀硬化）提高其表面亮度。6063鋁合金之所以被選為輕量化結構的最佳材料，最重要的原因在于其具有很高的擠壓性。

將樣品先在過飽和條件下進行靜液壓擠壓（HE），然后進行老化處理。HE帶來了顯著的粒度細化，使得顆粒遠小于1μm。時間和溫度等參數對擠壓材料力學性能的影響已經被確定。研究了通過透射電子顯微鏡對合金超細的微觀顆粒（UFG）進行觀測。測定了晶粒直徑和晶粒邊界的平均值取向差角（使用菊池線）的平均值。在硬度和拉伸試驗中檢驗了合金的力學性能。結果表明，可以將結合晶界和析出強化相結合，進而得到超高強度6XXX合金系列。另外，對于合金UFG的熱處理使之在拉伸試驗中延展性提升，該項性能再嚴重變形的材料中卻比較匱乏。為了證明合金UFG樣品在輕量化上應用的優勢，通過有限元模型的建立比較了由粗糙晶體為材料建立的椅子模型和由超細晶為材料建立的椅子模型。然后對同樣應力狀態下的應用進行了模擬。結果表明，由超細晶體為材料建立的椅子模型質量減輕約30%。

靜壓力擠壓結合熱處理對于商用6063鋁合金組織和力學性能提升是一個很有效的方法。飽和材料的晶體尺寸在塑性變形期間會變小，并且由于加熱而使得非常細的球形顆粒發生動態沉淀。在100℃下做進一步退火會導致加強針顆粒析出的尺寸遠小于粗粒材料析出的尺寸，且材料所得到的彈性極限334MPa比標準T6狀態下的190MPa要高得多。通過對結構材料的替代，有效地減輕了整體結構的質量。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2013年第765期

作者：Witold Chrominski et al

編譯：王一瀏