轻量化6063铝合金粒子的微观结构与力学性能



轻量化6063铝合金粒子的微观结构与力学性能

研究了改进6063铝合金的机械强度以及通过剧烈塑性变形（粒度细化）和热处理（沉淀硬化）提高其表面亮度。6063铝合金之所以被选为轻量化结构的最佳材料，最重要的原因在于其具有很高的挤压性。

将样品先在过饱和条件下进行静液压挤压（HE），然后进行老化处理。HE带来了显著的粒度细化，使得颗粒远小于1μm。时间和温度等参数对挤压材料力学性能的影响已经被确定。研究了通过透射电子显微镜对合金超细的微观颗粒（UFG）进行观测。测定了晶粒直径和晶粒边界的平均值取向差角（使用菊池线）的平均值。在硬度和拉伸试验中检验了合金的力学性能。结果表明，可以将结合晶界和析出强化相结合，进而得到超高强度6XXX合金系列。另外，对于合金UFG的热处理使之在拉伸试验中延展性提升，该项性能再严重变形的材料中却比较匮乏。为了证明合金UFG样品在轻量化上应用的优势，通过有限元模型的建立比较了由粗糙晶体为材料建立的椅子模型和由超细晶为材料建立的椅子模型。然后对同样应力状态下的应用进行了模拟。结果表明，由超细晶体为材料建立的椅子模型质量减轻约30%。

静压力挤压结合热处理对于商用6063铝合金组织和力学性能提升是一个很有效的方法。饱和材料的晶体尺寸在塑性变形期间会变小，并且由于加热而使得非常细的球形颗粒发生动态沉淀。在100℃下做进一步退火会导致加强针颗粒析出的尺寸远小于粗粒材料析出的尺寸，且材料所得到的弹性极限334MPa比标准T6状态下的190MPa要高得多。通过对结构材料的替代，有效地减轻了整体结构的质量。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2013年第765期

作者：Witold Chrominski et al

编译：王一浏