輕量化6063鋁合金粒子的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能

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輕量化6063鋁合金粒子的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能

研究了改進(jìn)6063鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度以及通過(guò)劇烈塑性變形（粒度細(xì)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(jié)構(gòu)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(guò)飽和條件下進(jìn)行靜液壓擠壓（HE），然后進(jìn)行老化處理。HE帶來(lái)了顯著的粒度細(xì)化，使得顆粒遠(yuǎn)小于1μm。時(shí)間和溫度等參數(shù)對(duì)擠壓材料力學(xué)性能的影響已經(jīng)被確定。研究了通過(guò)透射電子顯微鏡對(duì)合金超細(xì)的微觀顆粒（UFG）進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)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(yàn)中檢驗(yàn)了合金的力學(xué)性能。結(jié)果表明，可以將結(jié)合晶界和析出強(qiáng)化相結(jié)合，進(jìn)而得到超高強(qiáng)度6XXX合金系列。另外，對(duì)于合金UFG的熱處理使之在拉伸試驗(yàn)中延展性提升，該項(xiàng)性能再嚴(yán)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(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)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(xì)晶為材料建立的椅子模型。然后對(duì)同樣應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)用進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，由超細(xì)晶體為材料建立的椅子模型質(zhì)量減輕約30%。

靜壓力擠壓結(jié)合熱處理對(duì)于商用6063鋁合金組織和力學(xué)性能提升是一個(gè)很有效的方法。飽和材料的晶體尺寸在塑性變形期間會(huì)變小，并且由于加熱而使得非常細(xì)的球形顆粒發(fā)生動(dòng)態(tài)沉淀。在100℃下做進(jìn)一步退火會(huì)導(dǎo)致加強(qiáng)針顆粒析出的尺寸遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)T6狀態(tài)下的190MPa要高得多。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)材料的替代，有效地減輕了整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)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