6013合金拉伸性能与锯齿流变行为

测定了6013合金的室温拉伸性能；通过拉伸实验着重研究了6013合金于180℃4h时效后在50℃，80℃，120℃，160℃下拉伸锯齿特性，拉伸温度对6013合金的锯齿幅度、锯齿周期、临界伸长率等影响；并就6013合金的锯齿流变特性与机制进行了初步的研究。研究结果表明：在50℃～160℃温度范围。6013合金的在拉伸过程中有明显的锯齿流变现象产生；随着拉伸温度的升高，锯齿应力幅度降低，临界伸长率略有增加，而锯齿周期明显降低；分析表明：在不同的温度下拉伸，晶体内溶质原子的扩散速度不同，将影响到锯齿的类型和有关的锯齿幅度、锯齿周期、临界伸长率等参数。Mg原子与位错的交互作用应该是形成锯齿流变的主要原因。论文根据Schwarz—Funk公式估计了6013合金中Mg原子的扩散激活能约为：1．94kJ／mol。

6013合金的力学性能及微观结构特点

70年代美国研制成功的6013合金在各种力学性能、加工性能和微观结构上有许许多优点,它是老牌2024的理想替代材料。

6013合金挤压工艺研究

对比研究了常规挤压工艺即多棒炉加热+直接上机挤压与多棒炉加热+工频炉短时高温加热+棒材冷却处理+挤压这两种工艺方式对6013铝合金成形性及力学性能的影响。研究发现:对于6013等硬质合金,挤压前短时高温处理更易获得良好的表面质量,获得的型材硬度更加稳定,生产效率也有所提高。

基于修正流变应力的6013铝合金本构方程和热加工图

基于6013铝合金热压缩原始真应力-应变曲线,在摩擦、温度双修正基础上建立应变修正后的Arrhenius本构方程,并对模型进行误差分析。根据动态材料模型理论和Prasad失稳判据,建立6013铝合金变形温度为530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热加工图。研究结果表明:经过摩擦和温度双修正后的应变修正Arrhenius本构方程预测精度更高,流变应力预测值和实验值之间的相关系数为0.997,平均绝对误差为0.3 MPa,平均相对误差仅为3.06%。在整个变形过程中没有失稳现象,功率耗散效率η在0.3以上,主要的软化机制为动态再结晶。随着功率耗散效率η从0.32增加到0.36,晶粒的形貌由扁平状转变为等轴状,晶粒平均等效圆尺寸逐渐减小。考虑细化合金的晶粒,变形温度为560~575℃、应变速率为0.03~0.1 s^(-1)是较合适的工艺参数。

6013铝合金产品表面线纹、异色缺陷成因分析

通过分析产品化学成分、维氏硬度、金相组织,进行SEM形貌观察和EDS成分分析,探究了6013铝合金产品表面线纹、异色缺陷的成因。结果表明,线纹缺陷主要是含Fe化合物及铝钛硼细化剂夹杂经挤压拉伸形成的条带状缺陷,异色缺陷主要由产品中Si、Mn、Mg元素成分及热处理工艺差异导致。故在产品生产中,需注意控制原材料Fe元素,合理使用细化剂并选择适当的热处理工艺,可进一步优化产品表面质量,保证产品表面质量的稳定。

时效制度对6013铝合金挤压型材屈强比的影响

以挤压态的6013铝合金为研究对象,通过显微硬度测试、单向拉伸实验和组织分析,研究了自然时效、人工时效和回归再时效处理时合金的力学性能变化规律.结果表明:自然时效峰值状态(16 d)的抗拉强度为286 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.54,适合塑性成形;将自然时效峰值状态下的试样进行回归再时效处理(210℃回归0.5 h+170℃峰值时效2 h),抗拉强度为362 MPa,屈服强度为336 MPa,屈强比达到0.92,抗塑性变形能力显著增强.这是因为回归再时效后析出相的尺寸减小,数密度显著增大,析出强化效果显著增强.而析出强化对屈服强度和抗拉强度的影响程度不同,因此可通过时效热处理来调控屈强比,即通过自然峰值时效提高合金的塑性变形性能以成形零件,而在零件成形后采用回归再时效提高其抗变形能力.

6013铝合金热变形行为研究

以6013铝合金为试验材料,采用热压缩镦粗法,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行等温热压缩试验。结果表明:随变形速率增加和变形温度降低,合金的流变应力增加。随变形程度增加,流变应力先迅速增加到一峰值, 然后缓慢下降到渐趋平稳,呈现明显动态再结晶特征。该合金的流变应力行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hol- lomon参数来描述,其变形激活能Q为145．75kJ/mol。

6013铝合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟实验机,分析6013铝合金在变形温度613~773 K、应变速率10-3~10 s-1和工程变形量10%~60%条件下的平面热压缩变形流变应力演化规律,求解热变形本构方程,建立热加工图,探讨其热变形行为机理。结果表明,6013铝合金的流变软化机制以动态回复为主;采用包含关于变形温度函数的幂函数本构方程可较好的预测其流变行为,与实测值的平均相对误差仅为6.631%;确定了单道次大应变热轧成型最佳工艺参数区间:673 K【T【773 K且5×10-3s-1【ε【10-1s-1和多道次热轧最佳工艺参数区间:633 K【T【733 K且10-1s-1【ε【1 s-1。

6013铝合金平面热压缩流变应力曲线修正与本构方程

采用Gleeble-3500热模拟机研究6013铝合金在613~773 K、0.001~10 s^(-1)下的平面应变流变力学行为。基于热传导对材料变形热效应的影响,优化材料变形温升的计算方程,分析变形能及热传导对实测流变应力误差的影响。结果表明:热传导对变形温升的影响不可忽略,其影响随着真应变的增加和应变速率的降低而更加显著;通过热传导对变形温升的修正,变形温升随变形能的增大呈非线性变化趋势;在较高应变速率和较低变形温度下,变形能及热传导对材料变形温升及稳态流变应力的影响明显;可用包含Zener-Hollomon参数(Z)的本构方程预测6013铝合金在不同变形条件下的流变应力峰值,其热变形激活能为364.48 kJ/mol;修正的实测峰值应力与预测值的吻合程度有所提高,平均相对误差为5.54%。

固溶温度对6013铝合金组织和抗晶间腐蚀性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析手段,研究了固溶温度对一种添加Zr、Sr的6013铝合金显微组织、硬度、电导率和抗晶间腐蚀性能的影响。随6013铝合金固溶温度从530℃提高到570℃,经T6时效后,显微硬度逐渐升高,电导率逐渐降低,抗晶间腐蚀性能大幅提高,并对其微观机理进行了初步探讨。结果表明:随着固溶温度的升高,铝合金组织中未溶Mg2Si相减少,晶界析出相尺寸增大,分布类型由连续分布转变为点状分布。

基于材料参数修正的6013铝合金热变形本构模型优化

为建立精确描述材料变形时热力学参数间重要关系的数学模型,采用Gleeble-3500热模拟机测试研究6013铝合金在温度为340~500℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)范围内的平面应变热压缩变形行为,讨论材料参数对幂函数(PF)和双曲正弦函数(HS)本构模型(CM)精度的影响,对比分析优化后两类本构模型各自的优势。结果表明:温度系数(b)的修正对反求参数(a)的优化效果显著,将直接影响PFCM的预测精度;通过指数函数替换多项式对HSCM参数进行修正,可在保证预测精度的同时大幅减少计算工作量;PFCM在ε≥0.01 s^(-1)时的预测精度较高,平均相对误差仅为5.209%;HSCM在ε≤0.01 s^(-1)时的预测精度较高,平均相对误差仅为5.226%。

热处理对电子产品用6013铝合金组织和性能的影响

应用工业气垫炉研究了不同淬火速度对6013铝合金的性能和组织的影响。结果表明:当热处理温度560℃、速度为13 m/min时,2.0 mm厚度6013铝合金达到完全固溶状态。之后,采用工业时效炉研究了不同温度和时间对6013铝合金的性能和组织的影响。结果表明:当热处理温度170℃、保温12 h时,6013铝合金达到T6状态。以上工艺生产的6013铝合金的微观组织为等轴晶,并且第二相细小弥散。该6013铝合金卷材产品通过了客户验证,满足电子产品用高强度铝合金市场的需求。

6013-T4铝合金在不同温度和应变速率下的动态力学行为及数值模拟

采用分离式霍普金森压杆装置对6013-T4铝合金在不同温度(25,200,300℃)和应变速率(1 000,2 000,3 000,4 000,5 000s-1)下进行了动态压缩试验,研究了该铝合金在冲击载荷作用下的动态力学行为,并采用试验拟合得到的Johnson-Cook本构方程,对动态冲击试验进行了数值模拟。结果表明:6013-T4铝合金具有明显的应变速率和应变硬化效应,动态流变应力随变形温度的升高而减小;室温下合金的屈服强度对应变速率不敏感,但随变形温度的升高,屈服强度的应变速率敏感性增强;基于室温准静态与不同温度和应变速率下的动态真应力-真应变曲线,确定了铝合金的Johnson-Cook本构方程;不同温度和应变速率下真应力-真应变曲线的数值模拟结果与本构方程拟合和试验结果均吻合的较好。

Cu含量对6013铝合金挤压型材性能的影响

研究了Cu含量对6013挤压型材性能的影响。结果表明:铜含量高的合金,其强度略高于铜含量低的合金,合金中的主要强化相可能为S(Al2CuMg)相;6013合金的耐蚀性与铜含量密切相关,随铜含量的增加耐蚀性有所降低。合金综合性能最佳时其铜含量为0 96%。

超声波功率对半连续铸造6013铝合金组织与力学性能的影响

采用超声波辅助半连续铸造工艺制备直径310 mm的6013铝合金铸锭,利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针分析仪和拉伸试验机,研究了超声波功率对半连续铸造6013铝合金铸锭显微组织与力学性能的影响:结果表明:超声波辅助半连续铸造工艺可以细化铸锭的晶粒和第二相,提高a-Al基体上的元素固溶度。超声波功率越大,铸锭的晶粒和第二相越细小,第二相分布越均匀,α-Al基体中的元素固溶度越高,铸锭的拉伸力学性能越高。当超声波功率增大至350 W时,铸锭的抗拉强度为261.9 N/mm^2,屈服强度为225.8 N/mm^2,伸长率为20. 9%,与未施加超声波的铸锭相比,此时铸锭的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了 10.7%、13.6%、14.8%。

固溶时效处理对6013铝合金型材组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、维氏硬度计和拉伸试验机,研究了固溶和时效热处理对6013铝合金显微组织、力学性能和氧化膜质量的影响.结果表明:固溶温度越高,或者固溶时间和时效时间越长,铝合金中Mg2 Si析出强化相的尺寸越细小,分布越均匀,铝合金的拉伸性能越高,阳极氧化膜越透亮.先在550℃固溶30 min,然后在170℃时效30 h,6013铝合金可以获得最优的力学性能,其维氏硬度值为131,抗拉强度为388.1 N/mm^2,屈服强度为368.5N/mm^2,伸长率为10.5%,同时还具有优异的氧化效果,阳极氧化膜通透亮,满足3C产品对铝合金外壳力学性能和阳极氧化膜质量的双重要求.

热处理对6013铝合金显微组织、力学性能和氧化膜质量的影响

采用不同的固溶时效热处理方案处理6013铝合金,利用金相显微镜、扫描电镜、维氏硬度计及拉伸实验机等分析仪器,研究固溶和时效热处理对6013铝合金显微组织、力学性能和氧化膜质量的影响.结果表明:固溶温度越高,或者固溶时间和时效时间越长,铝合金中Mg 2Si析出强化相的尺寸越细小,分布越均匀,铝合金的拉伸性能越高,阳极氧化膜越透亮;在550℃固溶30 min及170℃时效30 h的条件下,6013铝合金可以获得最优的力学性能,其维氏硬度值为131、抗拉强度为388.1 MPa、屈服强度为368.5 MPa、伸长率为10.5%,同时铝合金还具有优异的氧化效果,阳极氧化膜通透清亮,满足3C产品对铝合金外壳力学性能和阳极氧化膜质量的双重要求.

电子外观结构件用6013铝合金板材热处理工艺研究

研究不同热处理制度对6013铝合金板材力学性能的影响,并对板材的微观组织进行观测。结果表明:当固溶制度为570℃/40 min、时效制度为172℃/12 h时,合金具有最佳的力学性能;合金力学性能对时效前的停放时间较敏感,随着停放时间的延长,合金强度先快速减小然后不变,停放时间在1 d内时合金力学性能较好;时效后的合金中存在粗大的(FeMn)3SiAl15相,Cu、Mn等元素在铝基体中均匀分布,阳极氧化后板材表面质量良好。

6013铝合金第二相的形态和结构

应用高分辨透射电镜观察了6013铝合金时效处理后第二相的组织形态及结构,结果表明其第二相有三种形态.一种是片状析出相,其沿{001}析出,互相垂直分布,是合金时效的产物,是合金时效强化产生的原因;第二种为Al 5(Mn,Fe)12 Si 7相,其尺寸约200~300 nm,形状似短棒状或方块状或球状,属于立方结构,a=1.268 nm,α(AlMnFeSi)分布在铝合金基体的晶粒内和晶界上,其作用主要是阻碍晶粒长大,增强6013铝合金的强度和断裂韧性;第三种是硅颗粒相,形态不规则,颜色深浅不一,分布于晶界上,这类硅颗粒相认为是凝固阶段形成的杂质相.

AA6013铝合金光纤激光焊凝固裂纹影响因子研究

凝固裂纹是汽车用铝合金AA6013在激光焊过程中极易形成的一种焊接缺陷。为了提高焊接质量,文中对AA6013铝合金高功率光纤激光焊时的凝固裂纹影响因子开展了系统研究。通过分析激光功率、焊接速度、焊缝位置等不同影响因子下的凝固裂纹敏感性,利用响应面优化法的Box-Behnken Design (BBD)建立了裂纹率与影响因子关系的相应模型,获得了关键参量,从而能够有效控制凝固裂纹的萌生。最后,利用光学显微镜和扫描电子显微镜对凝固裂纹的形貌特征进行了观察,发现Al与Mg2Si, Al2Cu形成的低熔点共晶体是6013铝合金焊接凝固裂纹产生的冶金因素。本研究结果可为抑制铝合金光纤激光焊过程中的凝固裂纹提供试验依据。