退火工艺对深冷轧制6061铝合金显微组织及力学性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等研究了退火工艺对深冷轧制6061铝合金微观组织、力学性能及断口形貌的影响。结果表明:经深冷轧制后试样的微观组织显著细化,平均晶粒尺寸小于500 nm,可观察到位错聚集和弥散分布的纳米尺寸析出物;在相同退火温度下,深冷轧制试样的强度及伸长率均优于室温轧制;随着退火温度的升高,试样强度表现为先升高后降低,在退火30～60 min时强度出现峰值;试样的拉伸断口属于韧窝-微孔聚集型,随着退火温度的升高,韧窝尺寸逐渐变深。     

热挤压工艺对6061铝合金组织及性能的影响

研究了不同热挤压工艺参数对6061铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,当挤压温度为450℃时,随着挤压比的增大,晶粒明显细化,抗拉强度和伸长率也随之提高。当挤压比为10时,随着挤压温度的升高,再结晶晶粒数量增加。当挤压温度升高到500℃时,再结晶晶粒快速长大粗化,晶粒细化作用减弱,此时,合金的抗拉强度随挤压温度的升高整体呈下降趋势。在本试验范围内,6061铝合金经过挤压温度为450℃,挤压比为10的挤压变形后得到的组织均匀细小,力学性能较好。     

ECAP挤压道次对6061铝合金力学性能及耐磨性的影响

采用等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺,在110℃下对6061铝合金进行4道次挤压变形。借助显微硬度测试、室温拉伸试验和断口SEM分析,研究了挤压道次对6061铝合金力学性能的影响规律;通过摩擦磨损试验,获得了不同挤压道次下6061铝合金的摩擦系数以及磨损率,并对磨损表面进行了形貌观察和EDS能谱分析。结果表明:随着挤压道次的增加,6061铝合金硬度和强度逐渐增加,且前两个道次增幅最大,4道次变形后,材料晶粒得到显著细化,显微硬度和抗拉强度分别达到了93. 4 HV和250. 2 MPa;同时,显微硬度分布趋于均匀,材料塑性降低,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。随着挤压道次的增加,6061铝合金耐磨性能和抗氧化能力均得到显著提升,平均摩擦系数和平均磨损率逐渐降低,分别从1道次的0. 457、0. 028 mm3·m-1下降到4道次的0. 355、0. 014 mm3·m-1。ECAP变形后6061铝合金磨损机制是以磨粒磨损和氧化剥层磨损为主导的混合磨损机制。     

停放时间对6061铝合金性能及微观组织的影响

采用宏观检测与显微分析相结合的手段,研究不同停放时间下6061铝合金的力学性能与微观组织的变化规律。结果表明:停放时间对6061铝合金的晶粒尺寸有较大影响,晶粒尺寸呈先增大后减小的趋势;停放时间对6061铝合金弹塑性变形过渡阶段有较大影响,但对弹性及塑性阶段变形的影响很小。6061铝合金在停放为0～2 h时,力学性能无明显变化,变形后试样表面光滑,变形协调性较好;停放时间为12 h时,材料的抗拉强度和屈服强度降至最低,但伸长率提高,试样表面呈橘皮形貌,变形均匀性较差;停放时间为24 h～15 d时,合金的强度回升并逐渐趋于稳定。结果表明:随着停放时间的增长,6061铝合金断口的韧窝直径和深度不断增加,第二相粒子的尺寸也不断增大,形状由球状、带状逐渐转变为板状、块状。通过研究得到6061铝合金满足汽车结构强韧化需求,综合性能最优需求的停放时间为12～24 h。此研究结果能够为6061铝合金加工工艺优化提供理论指导。     

基于摩擦挤压增材制造的单道多层6061铝合金组织特征与力学性能

成功实现了6061铝合金摩擦挤压增材制造(friction extrusion additive manufacturing, FEAM)工艺,对单道1层、2层及9层增材试样组织特征、界面连接机制及力学性能进行了分析讨论。结果表明:在主轴转速600r/min和移动速度300mm/min下可获得完全致密无内部缺陷的每层厚度和宽度分别约为4和32mm的6061单道1层、2层及9层增材试样。增材组织均匀完全由细小等轴晶组成,单道1层和单道9层平均晶粒尺寸分别为5.63±1.66μm和8.31±1.67μm,与填充棒料母材(24.21±5.3μm)比较晶粒明显细化。单道1层增材组织内部强化相β″几乎全部溶解而β′发生粗化,平均硬度为母材的64.7%。增材界面实现冶金连接且晶粒细化最显著,由于强化相β″及β′几乎全部溶解,其硬度降低为母材的56.9%,单道9层试样因多次热循环降低为母材的50.6%。单道9层增材试样具有优良的强韧匹配,沿增材层长度方向平均抗拉强度和断后伸长率分别为194.25MPa和34.6%,沿增材层垂直方向(Z方向)平均抗拉伸强度和断后伸长率分别为151.0 MPa和10.4...     

挤压工艺对6061-T6铝合金棒材力学性能和粗晶环的影响

采用正交试验方法研究了挤压工艺对6061-T6铝合金棒材力学性能和粗晶环深度的影响。研究结果表明:挤压温度对抗拉强度、屈服强度、粗晶环深度的影响远大于挤压速度和挤压筒温的影响;抗拉强度和屈服强度随挤压温度的升高逐渐升高;粗晶环深度随挤压温度的变化,因是否主动添加Mn元素呈明显的相反趋势变化;过渡族元素Mn、Cr通过影响再结晶过程,影响粗晶环深度;通过有效的挤压温度、速度控制,完全可以使抗拉强度与屈服强度达标,同时粗晶环控制在3 mm以内。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10^-5 A/cm²。     

半固态改性6061铝合金流变压铸试样组织及力学性能

采用石墨质蛇形通道浇注复合流变压铸工艺进行半固态改性6061铝合金流变压铸成形。对比分析了传统液态压铸和流变压铸的改性6061铝合金试样的显微组织;研究了Si含量对半固态改性6061铝合金流变压铸试样组织及力学性能的影响。结果表明,相比于传统液态压铸,半固态改性6061铝合金流变压铸试样组织中的初生α-Al晶粒明显细化和球化,由粗大的枝晶演变为细小的球状晶或近球状晶。增加Si含量可以有效细化试样组织中的初生α-Al晶粒,并提升流变压铸试样的力学性能,当Si含量由0.6%增加至2.6%时,初生α-Al的平均晶粒直径由58μm左右逐渐减小至31μm左右,抗拉强度由（107±4） MPa逐渐增加至（209±14） MPa,伸长率由2.2%±0.3%逐渐增加至5.5%±0.5%。     

水冷铜模对添加Mn和Zr的6061铝合金微观组织及力学性能的影响

研究了水冷铜模铸造对添加Mn和Zr元素的6061铝合金的微观组织及力学性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜和EDS能谱,分析合金的微观组织;结合X射线衍射分析及Vegard定律,估算铸态及均匀化处理后Mg、Si和Mn元素在合金中的固溶度;通过拉伸试验测试含Mn和Zr的6061铝合金力学性能。结果表明:水冷铜模亚快速凝固铸造降低了溶质元素Mg、Si、Mn在铸态合金中的偏析,减少了合金的均匀化处理时间;Mn和Zr元素的添加,使晶粒细化明显;水冷铜模使铸态析出相由骨骼状和条状的β铁相转变为颗粒状的α铁相,均匀化处理后主要以颗粒状的α-Al_8(MnFe)_2Si和α-Al_8(MnFeCr)_2Si相存在。采用水冷铜模铸造的含Mn和Zr的6061铝合金,其拉伸性能得到明显改善。经均匀化处理后其抗拉强度达到286 MPa、屈服强度127 MPa,延伸率17.84%。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10-5 A/cm2。创新点： 研究了旋转速度焊接工艺参数与搅拌摩擦焊焊接头耐腐蚀性能之间的关系。     

Effect of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of welded joints of 6061-T6 aluminum alloy

6061 aluminum alloy T-joints were welded by double-pulsed MIG welding process. Then, the post-weld heat treatment was performed on the welded T-joints. The weld microstructure under different aging temperature and time was investigated by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The mechanical properties were examined by hardness test and tensile test. The results showed that the micro-hardness was sensitive to heat treatment temperature and time. Increasing temperature was beneficial to the shortening of peak aging time. There were a large number of dislocations and few precipitates in the welded joints. With the increase of post-weld heat treatment temperature and time, the density of dislocation decreased. Meanwhile, the strengthening phase precipitated and grew up gradually. When the post-weld heat treatment temperature increased up to 200 °C, large Q' phases were observed. And they were responsible for the peak value of the micro-hardness in the welded joints.     

温轧工艺对6061铸轧板材显微组织和力学性能影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及万能拉伸机等研究了不同温轧温度及累积压下率对双辊铸轧6061铝合金板材组织性能的影响。结果表明,6061铝合金铸轧板组织主要由耐热相Al0.7Fe3Si0.3、Al9Fe0.84Mn2.16Si及少量强化相Mg2Si组成。合金中第二相随温轧道次递增逐渐由网格状、片状转变为沿轧制方向的线条状,最终变为细小的颗粒状。温轧后,有新的析出相Al0.5Fe3Si0.5产生,且Mg2Si相的数量增多。6061铝合金铸轧板较为适宜的温轧工艺为:370℃轧制+80%累积压下率,此时铸轧板热处理后的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别88.48 MPa,318.76 MPa和20.53%。     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

6061铝合金激光填丝焊接接头组织与性能

以2mm厚6061－T651铝合金的激光填丝焊对接接头为研究对象,利用光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计分析了优化试验条件下焊接接头的显微组织、析出相形态、分布及成分,并测试了接头的显微硬度。分析结果表明,由于激光焊具有能量集中、热输入小的特点,焊缝晶粒细小且热影响区较窄。在焊缝内部,大量条状和颗粒状的析出相均匀分布于其中,对焊缝的力学性能有显著影响。此外,焊后焊缝区的硬度远高于热影响区和母材,这与焊缝中大量析出的增强相、硅硬质点等因素有关。     

喷射成形6061铝合金的热处理工艺

对喷射成形6061铝合金的热处理工艺进行研究,采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等研究固溶温度、时效温度和时效保温时间对合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随固溶温度的升高,合金硬度也随之升高,而其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率则先增大后减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度随时效温度的升高先增大后减小,断后伸长率却一直减小;合金硬度、抗拉强度和屈服强度曲线随时效温保温时间的延长呈驼峰状变化,断后伸长率则变化不大,只在17 h时有所增大;喷射成形6061铝合金的最佳热处理工艺为530℃固溶1 h+175℃时效8 h。     

热处理工艺对6061铝合金筒形件旋压过程及其性能影响

为满足某6061铝合金筒形件产品较高的形状、尺寸精度及机械性能要求,对热挤压态6061铝合金管坯件旋前不同热处理工艺规范(退火、固溶、不完全退火和半同溶)进行了分析比较,研究获得不同热处理工艺规范对旋压成形过程及其性能的影响规律.结果表明,对热挤压态6061铝合金管坯件而言,在旋压成形前进行半固溶处理(即将管坯加热到4...     

热处理对挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、硬度测试、拉伸试验及冲击性能测试,研究了3种不同热处理后Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.3Zr-0.15Ni-0.12Mn(质量分数,%)合金显微组织演变与力学性能的变化。结果表明:经T6处理合金的组织主要为α-Al基体、η′和η析出相,合金的平均硬度和抗拉强度分别达到210 HV和597 MPa,高于T4和T5工艺下的合金硬度和强度。η′和η相对于基体有一定的可动性,使合金的塑性降低,T6态合金的伸长率略低于T4态。T4和T5态合金的冲击断裂机制为脆性断裂,T6处理后合金的冲击性能得到明显改善,断裂机制为韧脆混合断裂。挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金宜采用T6热处理工艺。