均勻化處理時(shí)間對(duì)6016鋁合金組織和性能的影響

隨著環(huán)境和能源壓力的不斷增長(zhǎng)，輕量化已成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。比起傳統(tǒng)的鋼鐵材料，鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、幾乎100%可回收等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此成為汽車(chē)輕量化、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的首選合金材料

。6016鋁合金板材是乘用車(chē)車(chē)身外覆蓋件常用的合金材料，該牌號(hào)鋁合金是典型的熱處理可強(qiáng)化鋁合金，成形性能和折邊性能優(yōu)異，有良好的烘烤硬化性，沖壓后表面質(zhì)量高，無(wú)呂德斯帶等缺陷，耐腐蝕性明顯優(yōu)于2系和5系鋁合金等特點(diǎn)，一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)

。均勻化處理是乘用車(chē)車(chē)身用6016合金產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的不可或缺的重要工序，6016鋁合金鑄錠按照合理的溫度和保溫時(shí)間進(jìn)行均勻化熱處理，使原子進(jìn)行充分?jǐn)U散，可以讓非平衡共晶相溶解，消除枝晶偏析，使合金成分分布更加均勻，并能增加合金的過(guò)飽和固溶度，更好發(fā)揮6系鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化效果。均勻化是影響變形鋁合金材料性能的重要因素，但已有的關(guān)于6016鋁合金的熱處理工藝的研究多側(cè)重于固溶淬火和預(yù)時(shí)效工藝，關(guān)于鑄錠均勻化熱處理制度的研究鮮有報(bào)道。

若電池組內(nèi)部單體電池的電壓出現(xiàn)異常，則可能直接導(dǎo)致整車(chē)的高壓斷電，踩加速踏板車(chē)輛就不會(huì)有反應(yīng)，同時(shí)整車(chē)警告燈、低壓及高壓電池警告燈會(huì)點(diǎn)亮。對(duì)單體電壓的檢測(cè)，涉及到其單獨(dú)充放電測(cè)試，需要一定的檢測(cè)設(shè)備，一般維修廠可能尚不具備檢測(cè)能力。

為探究均勻化處理工藝對(duì)6016合金顯微組織和性能的影響，本文將針對(duì)不同均勻化處理時(shí)間，對(duì)6016合金均勻化熱處理過(guò)程中非平衡共晶相的回溶，金屬間化合物形貌的改善進(jìn)行系統(tǒng)研究，為6016合金工業(yè)化生產(chǎn)中的均勻化工藝制定提供參考。

1 試驗(yàn)材料及方法

實(shí)驗(yàn)采用半連續(xù)水冷鑄造方法（DC法）制備鋁合金扁錠，合金成分如表1所示。按照工藝規(guī)范要求將鑄錠鋸切頭尾并銑面以后采用推進(jìn)式均勻化爐對(duì)樣品進(jìn)行均勻化熱處理，經(jīng)查閱有關(guān)資料

，并結(jié)合公司生產(chǎn)實(shí)際情況最終確定本次試驗(yàn)均勻化溫度為560℃，保溫時(shí)間分別設(shè)定為4h、6h、8h、10h，保溫結(jié)束后采用水冷進(jìn)行冷卻；隨爐放置測(cè)溫儀器對(duì)料溫進(jìn)行監(jiān)控。

均勻化處理后的扁錠經(jīng)過(guò)熱軋、冷軋和連續(xù)氣墊爐熱處理工序后產(chǎn)出成品，具體生產(chǎn)工藝為，鑄錠溫度560℃，熱軋厚度為4mm，冷軋厚度為1mm，連續(xù)氣墊爐熱處理溫度560℃，保溫時(shí)間20s，淬火方式為空冷，對(duì)成品板材進(jìn)行性能檢測(cè)。

合金的均勻化程度對(duì)合金的電學(xué)性能具有重要影響。根據(jù)Mathiessen研究結(jié)果

，多組元合金的電導(dǎo)率主要由合金元素的溶質(zhì)原子在鋁基體中的固溶度高低決定，也就是說(shuō)當(dāng)溶質(zhì)原子從過(guò)飽和固溶體中析出時(shí)，合金元素在鋁基體中的固溶度降低，這將會(huì)使合金的電導(dǎo)率升高；但當(dāng)過(guò)飽和固溶體析出第二相時(shí)，合金的組織結(jié)構(gòu)將會(huì)由單相轉(zhuǎn)變成多相，這會(huì)降低合金的電導(dǎo)率。但應(yīng)該明確的是，溶質(zhì)原子固溶在鋁基體中造成的點(diǎn)陣畸變比起過(guò)飽和固溶體析出的第二相對(duì)電子的散射作用要強(qiáng)得多。

將經(jīng)過(guò)不同均勻化處理后的試樣，使用光學(xué)顯微鏡觀察第二相形貌和分布；使用數(shù)字金屬電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量；在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫力學(xué)性能測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 均勻化處理時(shí)間對(duì)鑄錠微觀組織的影響

圖2為經(jīng)不同保溫時(shí)間均勻化處理后的合金顯微組織。合金經(jīng)4h均勻化處理后溶質(zhì)原子溶入基體，聚集在晶界的骨骼狀組織開(kāi)始出現(xiàn)一定斷續(xù)，變得不連續(xù)，板條狀的β-AlFeSi相開(kāi)始向顆粒狀的α-AlFeSi相轉(zhuǎn)變，細(xì)小的析出相由晶界開(kāi)始向晶內(nèi)析出擴(kuò)散，但仍存在較多的非平衡共晶相(圖2(a))；經(jīng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間后，骨骼狀枝晶的組織進(jìn)一步發(fā)生分解回溶(圖2(b))；從圖2(c)(d)可以看出，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，可以發(fā)現(xiàn)骨骼狀枝晶的組織的溶解進(jìn)一步發(fā)展，連續(xù)網(wǎng)狀組織逐漸消失。當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到8h時(shí)，相比未經(jīng)均勻化處理的鑄態(tài)組織，非平衡共晶相已大幅減少，連續(xù)的板條狀共晶相轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀的，同時(shí)晶內(nèi)的析出相也未見(jiàn)明顯長(zhǎng)大，未溶的顆粒為熱穩(wěn)定性高的含F(xiàn)e雜質(zhì)相。

圖1所示為合金的鑄態(tài)顯微組織。成分過(guò)冷的會(huì)造成液-固界面像樹(shù)枝那樣向液體中長(zhǎng)大，由于Al熔點(diǎn)比合金元素Mg和Si熔點(diǎn)高，所以在半連續(xù)水冷鑄造合金凝固時(shí)，α-Al會(huì)首先凝固成樹(shù)枝狀的骨架，同時(shí)向尚未凝固的周?chē)合嘀嗅尫懦鋈苜|(zhì)原子，然后富集了溶質(zhì)原子的液相凝固成α-Al樹(shù)枝晶的外部結(jié)構(gòu)，即枝晶間化合物，這種由于先后凝固發(fā)生的溶質(zhì)成分分布不均勻，也就是所謂的枝晶偏析。當(dāng)繼續(xù)冷卻到液相線以下時(shí)，當(dāng)溶質(zhì)原子在固-液界面前沿富集到共晶成分范圍時(shí)，就會(huì)在液相中發(fā)生共晶反應(yīng)，最終在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀分布的骨骼狀非平衡共晶相。因此圖1中合金的鑄態(tài)組織主要由樹(shù)枝狀α-Al固溶體和枝晶間析出相組成。這種急冷鑄造條件下產(chǎn)生的析出物呈連續(xù)網(wǎng)狀，為骨骼狀β-AlFeSi非平衡共晶相，在工業(yè)用6016鋁合金中不可避免地存在微量的Fe元素，在6016合金凝固時(shí)溶質(zhì)原子Fe與合金中過(guò)量的溶質(zhì)Si原子形成板條狀的β-AlFeSi相，這種β-AlFeSi脆硬相如何不予以消除，遺留到最終合金組織中，就可以在變形時(shí)成為裂紋源，從而降低合金的強(qiáng)度，并使塑性變差

。晶內(nèi)有少量黑色析出相，經(jīng)能譜分析得知晶內(nèi)析出相為Mg

Si相。

2.2 均勻化處理時(shí)間對(duì)鑄錠電導(dǎo)率的影響

一是增加新的心理干預(yù)方法，以適應(yīng)不同社區(qū)服刑人員的需求。一方面，普及心理干預(yù)工作的適用方法，包括基于ABC理論的認(rèn)知療法、基于社會(huì)學(xué)習(xí)理論的行為療法、基于人本主義的求助者中心療法以及基于心理動(dòng)力學(xué)的精神分析療法等；另一方面，完善心理干預(yù)工作的硬件設(shè)施，包括設(shè)立釋放壓力的心理宣泄室、緩解心情的音樂(lè)放松室、改善認(rèn)知的情景模擬室、觸碰心靈的疏導(dǎo)談話角等。

圖4為連續(xù)氣墊爐固溶熱處理后的T4態(tài)力學(xué)性能，可以看出隨著均勻化保溫時(shí)間的延長(zhǎng)合金的強(qiáng)度和延伸率都呈現(xiàn)先增長(zhǎng)然后下降的趨勢(shì)。當(dāng)均勻化保溫時(shí)間為8h時(shí)，合金強(qiáng)度和延伸率達(dá)到最高，抗拉強(qiáng)度為206.0MPa，屈服強(qiáng)度為93.6MPa，延伸率為26.7%；當(dāng)均勻化保溫時(shí)間為10h時(shí)，合金的強(qiáng)度和延伸率出現(xiàn)下降。當(dāng)均勻化保溫時(shí)間從4h延長(zhǎng)到8h時(shí)，鑄態(tài)6016合金中的溶質(zhì)原子能夠進(jìn)行充分?jǐn)U散，固溶在率集體中，連續(xù)氣墊爐固溶熱處理后能夠析出大量細(xì)小彌散的第二相，起到時(shí)效強(qiáng)化作用，所以強(qiáng)度升高，同時(shí)由于經(jīng)過(guò)充分均勻化鑄錠的枝晶偏析得到很大改善，骨骼狀第二相大量分解回溶，這也改善了合金的成形性，使延伸率得到了提高；當(dāng)均勻化時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)至10h時(shí)，合金的第二相出現(xiàn)一定程度的析出，導(dǎo)致強(qiáng)度和延伸率下降。

寫(xiě)好書(shū)，體現(xiàn)的是“基礎(chǔ)工作”建設(shè)的核心內(nèi)容，也是老干部工作的總體任務(wù)。換言之，叫做“基礎(chǔ)工作建設(shè)，從寫(xiě)書(shū)開(kāi)始”。那么，要寫(xiě)什么樣的書(shū)呢？目標(biāo)是要寫(xiě)一本有特色的書(shū)。這個(gè)特色主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面。

2.3 均勻化時(shí)間對(duì)成品板材機(jī)械性能的影響

圖3為經(jīng)不同保溫時(shí)間均勻化處理后的合金電導(dǎo)率。半連續(xù)鑄造條件下，鑄錠合金組織為非平衡的過(guò)飽和固溶體。均勻化處理實(shí)質(zhì)上分為兩部分，一部分為過(guò)剩相的溶解；另一部分為過(guò)飽和元素沉淀析出。由圖3可知，未經(jīng)均勻化熱處理的鑄錠樣片電導(dǎo)率明顯大于4h，6h，8h，10h均勻化熱處理后的樣品，說(shuō)明560℃均勻化處理開(kāi)始后過(guò)剩相的溶解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過(guò)飽和元素的沉淀析出。隨著均勻化時(shí)間的延長(zhǎng)，過(guò)飽和元素Fe、Mn、Si等經(jīng)過(guò)充分?jǐn)U散遷移，發(fā)生了明顯的含Mn相的彌散析出，固溶度有所下降，因此電導(dǎo)率又出現(xiàn)了一定的升高，并在6h后趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)論

本文中6016鋁合金鑄錠均勻化熱處理的最優(yōu)工藝為加熱到560℃保溫8h。鑄錠經(jīng)過(guò)該工藝均勻化熱處理后，軋制熱處理后板材具有良好的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率分別達(dá)到206.0MPa、93.6MPa、26.7%，電導(dǎo)率為43.8%IACS。

半連續(xù)水冷鑄造的6016鋁合金鑄態(tài)組織中存在由非平衡凝固造成的明顯偏析現(xiàn)象，合金組織主要由樹(shù)枝狀α-Al固溶體和連續(xù)網(wǎng)狀枝晶間非平衡共晶析出相組成，同時(shí)存在少量黑色Mg

Si相析出相。

有一次，他們?cè)诖采洗螋[起來(lái)，她被他哈癢笑得無(wú)法停止。那氣氛是那樣的融洽，她感覺(jué)到在他身邊的幸福?？墒钱?dāng)她開(kāi)玩笑的問(wèn)起來(lái)他怎樣設(shè)計(jì)出那些美妙的女士?jī)?nèi)褲時(shí)，他反問(wèn)她：你覺(jué)得呢？

隨著均勻化時(shí)間的延長(zhǎng)，晶界處的非平衡析出相更多的溶入基體中，鑄態(tài)組織中的粗大第二相數(shù)量減少，同時(shí)出現(xiàn)了一定含Mn相的彌散析出。

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