均勻化處理溫度對(duì)6014鋁合金組織和性能的影響

隨著全球能源危機(jī)、碳排放等諸多問題日益嚴(yán)重，輕量化已然成為了汽車工業(yè)重要的發(fā)展方向，而全鋁化車身是汽車減重以滿足節(jié)能減排目標(biāo)的重要途徑。鋼的密度大約是鋁的3倍，通常加工制造汽車零部件采用鋁合金能夠?qū)崿F(xiàn)汽車的降低自重、節(jié)約能耗及安全環(huán)保

。6000系鋁合金是典型的可熱處理強(qiáng)化鋁合金，不僅強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、成形性優(yōu)異、沖壓后表面光滑細(xì)膩，而且還可借助車身的涂裝烤漆實(shí)現(xiàn)烘烤硬化，能夠更好的滿足汽車車身覆蓋件抗凹陷指標(biāo)的要求，所以目前6000系鋁合金已成為輕質(zhì)汽車車身用鋁合金板材的主流材料

。

6014鋁合金屬于新型鋁合金合金材料，相比傳統(tǒng)的6016鋁合金，具有更低的Si含量，這使得6014鋁合金具有更突出的組織穩(wěn)定性和抗腐蝕性

。采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)6014鋁合金扁錠時(shí)，由于成分過冷和快速凝固，Si、Fe、Cu等元素容易在晶粒內(nèi)部和晶界位置出現(xiàn)分布不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致偏析的產(chǎn)生。合理的均勻化處理工藝能夠降低鑄態(tài)合金組織的偏析、利于第二相更好地分布，從而實(shí)現(xiàn)提高力學(xué)性能的目的。均勻化處理是汽車車身用6014鋁合金板材的生產(chǎn)的重要工序之一

。根據(jù)已發(fā)表的文獻(xiàn)，當(dāng)前關(guān)于6014鋁合金，尤其是該系合金的均勻化處理方面的相關(guān)研究報(bào)道還較少，因此本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，以6014鋁合金為研究對(duì)象，針對(duì)不同均勻化處理溫度對(duì)6014鋁合金組織和性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，為6014合金工業(yè)化生產(chǎn)中的均勻化處理工藝制定一定的理論參考。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)采用半連續(xù)水冷鑄造方法（DC法）制備6014鋁合金尺寸為扁錠，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，鋸取30mm×30mm×50mm的試樣，采用空氣循環(huán)爐對(duì)樣品進(jìn)行520℃、540℃、560℃、580℃四個(gè)不同溫度，保溫時(shí)間為8h的均勻化熱處理，隨爐放置測(cè)溫儀器對(duì)料溫進(jìn)行監(jiān)控,保溫結(jié)束后采用水冷冷卻。

陸游《游臥龍寺》一詩(shī)描述他追隨夔州的峒民“曉發(fā)魚復(fù)走瞿唐”，游觀當(dāng)?shù)厝苏J(rèn)為最宏大的臥龍寺，結(jié)果卻令他十分失望：“過江走馬十五里，小寺殘僧真蕞爾。投鞭入門一為笑，僻陋稱雄有如此?！敝杂X得其寒酸簡(jiǎn)陋，是因?yàn)殛懹我娺^家鄉(xiāng)所在的吳越地區(qū)更為壯觀的寺廟：“君不見天童、徑山金碧浮虛空，千衲梵唄層云中”。故鄉(xiāng)佛教建筑的雄偉，標(biāo)志著吳越地區(qū)經(jīng)濟(jì)、宗教的發(fā)達(dá)，而夔州，僅從一個(gè)小寺廟就可見其各方面的貧窮落后。

不同均勻化溫度處理的合金的金相試樣經(jīng)打磨、拋光后，使用掃描電鏡觀察其顯微組織。使用能譜分析儀對(duì)其合金相做能譜分析；采用數(shù)字金屬電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x測(cè)試樣電導(dǎo)率；使用HW187.5型布洛維硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 均勻化處理溫度對(duì)鑄錠微觀組織的影響

鋁合金的電學(xué)性能與其均勻化程度和組織形態(tài)密切相關(guān)。文獻(xiàn)研究表明

，多組元合金的電導(dǎo)率與基體中固溶度變化直接相關(guān)：當(dāng)溶質(zhì)原子從過飽和固溶體中析出時(shí)，固溶度會(huì)降低，導(dǎo)致合金電導(dǎo)率升高；但在這個(gè)過程中，過飽和固溶體中同時(shí)析出第二相，新相的產(chǎn)生讓原本的單相組織變?yōu)槎嘞嘟M織，這反而會(huì)使電導(dǎo)率降低。

圖2為經(jīng)不同溫度均勻化處理后的合金顯微組織。根據(jù)圖2可以得知，6014鑄錠試樣在均勻化處理溫度不斷升高的情況下，其晶界上的非平衡相逐漸減少，針狀β-Al

Fe

Si

相逐漸向顆粒狀α-Al

Fe

Si相發(fā)生轉(zhuǎn)變，晶內(nèi)黑色顆粒狀Mg

Si相逐漸回溶，減少了偏析缺陷。520℃均勻化處理后鑄造組織中的偏析依舊明顯，β-Al

Fe

Si

相轉(zhuǎn)變不明顯，晶內(nèi)Mg

Si相發(fā)生部分回溶。均勻化溫度升高到540℃時(shí)，試樣中偏析明顯減輕，針狀β-Al

Fe

Si

相明顯斷裂，轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀α-Al

Fe

Si相，晶內(nèi)和晶界處Mg

Si相發(fā)生明顯回溶。均勻化溫度繼續(xù)升高到560℃時(shí)，合金中偏析問題基本上得以消除，針狀β-Al

Fe

Si

相基本絕大多數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀α-Al

Fe

Si相，晶界上的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯轉(zhuǎn)變?yōu)殒湢罱Y(jié)構(gòu)。但當(dāng)均勻化溫度達(dá)到580℃時(shí)，鑄錠晶粒有明顯長(zhǎng)大傾向，并在晶界處形成了復(fù)熔物，合金發(fā)生了過燒。綜合分析四種不同均勻化處理溫度的顯微組織，6014鋁合金最佳均勻化處理溫度是560℃。

2.2 均勻化處理溫度對(duì)鑄錠電導(dǎo)率的影響

該合金的鑄錠微觀組織如圖1所示。由圖1（a）可以發(fā)現(xiàn)，該合金的鑄錠組織由固溶體、晶界和析出相組成，其中α-Al固溶體為樹枝狀，快速冷卻得到的析出相是非平衡相，主要分布于枝晶間和晶界。觀察合金中非平衡相形貌，非平衡相中一種圖1（b）中字母A位置的黑色顆粒狀析出物，一種為圖1（b）中字母B位置的灰白色長(zhǎng)桿狀析出物，一種為伴隨長(zhǎng)桿狀析出物存在的圖1（b）中字母C位置的黑色顆粒狀析出物，對(duì)這三種非平衡相進(jìn)一步進(jìn)行EDS能譜實(shí)驗(yàn)，得到此處非平衡相的化學(xué)成分如表2所示。通過表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推斷，A和C位置的黑色顆粒狀析出相為Mg

Si相，C位置的灰白色長(zhǎng)桿狀析出相為AlFeSi型結(jié)晶相。關(guān)于AlFeSi型結(jié)晶相，通常有β-Al

Fe

Si

和α-Al

Fe

Si兩種，它們的Fe/Si比依次是1.0和2.0

。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，合金基體會(huì)被單斜晶系的長(zhǎng)針狀β相割裂，變形時(shí)此處易成為應(yīng)力集中源，使基體中的結(jié)晶相脫落，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，對(duì)鋁合金的力學(xué)性能、軋制成形性能和產(chǎn)品的表面質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不利的影響，而立方晶體結(jié)構(gòu)的α相呈顆粒狀的，其更加致密，有利于改善合金性能

。β-Al

Fe

Si

相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al

Fe

Si相的程度受化學(xué)成分、均勻化溫度及保溫時(shí)間的影響。

與析出第二相相比，固溶在基體中的溶質(zhì)原子產(chǎn)生的點(diǎn)陣畸變對(duì)電子的散射作用要強(qiáng)得多，因此對(duì)電導(dǎo)率的影響也更強(qiáng)。

朋友是個(gè)電影迷，卻從來只喜歡看外國(guó)電影。每周六晚，中央臺(tái)的“佳片有約”，他雷打不動(dòng)地看了很多年。為此，他還培養(yǎng)出了女兒，從小一直跟他看電影，也成了一個(gè)電影迷。然而，這一兩年，他不看了，明明知道有好電影，明明自己也有閑時(shí)間，卻無論如何也提不起興趣。有時(shí)候，勉勉強(qiáng)強(qiáng)看半截，就呼呼地睡著了。過后，又捶胸頓足，直呼自己“老了，老了”。

2.3 均勻化溫度對(duì)合金硬度的影響

（1）本文中6014鋁合金鑄錠均勻化處理的最優(yōu)溫度為560℃。鑄錠經(jīng)過560℃×8h工藝均勻化熱處理后，合金硬度達(dá)到71.1HB，電導(dǎo)率為44.9%IACS;

3 結(jié)論

圖4為合金的布氏硬度隨均勻化處理溫度的變化曲線。隨著均勻化處理溫度的升高，合金的硬度表現(xiàn)為先升后降的變化特點(diǎn)，并在560℃達(dá)到最大值，71.1HB，當(dāng)均勻化處理溫度繼續(xù)升高到580℃時(shí)，合金的硬度稍有降低。均勻化處理溫度升高，造成合金元素在基體中的固溶度不斷升高，Mg

Si相大量回溶到基體中，這樣會(huì)使得合金元素在基體固溶度增大，與此同時(shí)，在水冷凝固條件下，Mn元素會(huì)從過飽和固溶體中析出，形成細(xì)小彌散的Al(MnFe)Si相，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用，這都會(huì)使合金的硬度升高。所以，均勻化處理溫度升高會(huì)使合金硬度增大，溫度達(dá)到560℃時(shí)，除了難溶AlFeSi型結(jié)晶相以外，大多數(shù)合金元素均回溶到基體中，硬度達(dá)到最大值。隨后繼續(xù)升至580℃時(shí)，合金硬度發(fā)生下降的轉(zhuǎn)變，這可能是由于此溫度下，晶粒粗化和過燒引起的。

圖3為經(jīng)不同溫度均勻化處理后的合金電導(dǎo)率變化曲線。鑄錠的電導(dǎo)率隨著均勻化處理溫度的升高，鑄錠的電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)。均勻化溫度的不斷升高，使得原本在枝晶上粗大的非平衡相溶于基體，導(dǎo)致基體的固溶度不斷增加，溶質(zhì)原子造成的點(diǎn)陣畸變對(duì)電子的散射作用逐漸增強(qiáng)，電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)。

（2）DC鑄造的6014鋁合金鑄態(tài)組織中有非平衡凝固造成的明顯偏析現(xiàn)象，主要由樹枝狀α-Al固溶體、晶界和枝晶間的非平衡析出相構(gòu)成，非平衡相主要為晶內(nèi)和晶界分布的Mg

Si相，以及晶界分布的針狀A(yù)lFeSi型結(jié)晶相。

爸媽一驚，而我的心情已經(jīng)和眼里的淚水一樣洶涌澎湃：“看漫畫的人是我，不務(wù)正業(yè)畫畫的人也是我。你們應(yīng)該來訓(xùn)我才對(duì)吧！哦，我忘了，你們才沒有興趣來訓(xùn)我呢！”

原始創(chuàng)新型人力資本的制度不完善，源于全社會(huì)對(duì)原始創(chuàng)新型人力資本的決定作用沒有完全清晰的共識(shí)，目前的勞動(dòng)人事制度往往還是把原始創(chuàng)新型人力資本等同于一般人力資本，甚至是普通勞動(dòng)力進(jìn)行管理。延誤、抑制原始創(chuàng)新型人力資本的積極性、創(chuàng)造性，以至于埋沒原始創(chuàng)新潛力的現(xiàn)象還比較普遍。因此建設(shè)原始創(chuàng)新型人力資本制度，首先需要認(rèn)識(shí)原始創(chuàng)新型人力資本在原始創(chuàng)新過程中的決定性作用：

（3）隨著均勻化處理溫度的升高，非平衡相逐漸溶解，溶入基體中，針狀β-Al

Fe

Si

相逐漸向顆粒狀α-Al

Fe

Si相發(fā)生轉(zhuǎn)變，晶內(nèi)和晶界黑色顆粒狀Mg

Si相逐漸回溶，偏析現(xiàn)象逐漸消除。

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