固溶温度对汽车用6016铝合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及电子万能试验机等研究了固溶温度(530~580℃)对汽车用6016铝合金冷轧板材的微观组织、力学性能和拉伸断口形貌的影响。结果表明:合金强度和伸长率随固溶温度的升高先增大后减小;合金在不同温度固溶处理后的断裂机制均为韧性断裂。合金经550℃固溶处理30 min及人工时效后具有最佳的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为230.2 MPa、286.8 MPa和12.9%,这主要归因于此时合金基体中的Mg、Si等溶质原子溶解的更充分,AlFeSi等细小而未过烧的第二相的形成,以及时效后更多沉淀强化相的析出。

不等厚6016-T4P三层板电阻点焊工艺窗口调控技术

通过电阻点焊工艺性试验,分析2.5 mm,3.2 mm,2.0 mm 3种厚度6016-T4P板材搭接焊点熔核形成过程,并采用主机厂常用的2种不同形状电极帽(ϕ16R20,ϕ20R100)分别进行工艺性测试,建立对应电阻点焊焊接工艺窗口,同时分析了电极压力和电极帽形状对于焊接工艺窗口偏移的影响。结果表明,采用ϕ16R20电极帽时,电极压力的变化(3.5~5.5 kN)可使焊点可用最小焊接电流变化3 kA的幅度,采用ϕ20R100电极帽时,电极压力的变化(3.5~5.5 kN)可使焊点可用最小焊接电流变化1 kA的幅度,在相同焊接工艺参数(电极压力4.5 kN、焊接时间200 ms、保持时间150 ms)条件下,电极帽形状(ϕ16R20,ϕ20R100)的变化可使焊点可用最小焊接电流变化5 kA的幅度。通过该文的研究成果,可显著改善铝合金生产厂在材料推广应用中遇到的电阻点焊工艺窗口不吻合的情况,方便材料切换,利于铝合金在主机厂的推广应用。

热处理对汽车用6016铝合金力学性能的影响

铝合金凭借其低密度和高比强度等显著优势,已成为当前车辆轻量化的关键材料。作为一种可热处理且可调节的汽车用铝合金,6016铝合金展现出卓越的成形性、耐腐蚀性和高强度特点,近年来受到广泛关注。该文阐述6016铝合金的特点,通过分析屈服强度、抗拉强度和伸长率,探讨热处理对汽车用6016铝合金力学性能的影响,以更好地提升汽车性能。

6016T4铝合金回溶状态下的高温变形行为

6016铝合金具有较强的室温停放效应,严重影响其成形能力。自然时效达到稳定状态的6016铝合金屈服强度为146 MPa,比固溶态的强度增加了57%。通过提高变形温度可以显著降低合金强度,实现成形性能的提高。采用Gleeble热模拟试验机拉伸测试6016T4铝合金在回溶状态下的高温应力应变曲线,260℃下合金的屈服强度仅有78 MPa,接近室温淬火态合金的强度。然而,由于水冷夹具导致的温度梯度使试样变形过程中产生非均匀应变场。使用15 mm的有效标距长度可以获得更加精确的力学性能,为未来热-机械测试新标准的制定提供了试验数据。

不同表面状态的6016铝合金的结痂腐蚀及丝状腐蚀性能

汽车用铝合金通常要求具有较高的耐蚀性能。为探究不同表面状态对合金耐蚀性的影响,本工作对6016铝合金进行了不同的表面处理,包括光板表面、光板+钛锆涂层、毛化表面、毛化+钛锆涂层,通过扫描电镜、结痂腐蚀(SCAB)及丝状腐蚀(FFC)试验,对比了不同表面6016合金的表面微观形貌和腐蚀结果。结果表明,毛化处理与钛锆处理可减少合金表面轧制和碱洗产生的细微裂纹,使合金表面更均匀,从而提升了合金耐SCAB腐蚀和耐FFC腐蚀的能力。

热挤压对原位(ZrB_(2)+Al_(2)O_(3))_(np)/AA6016复合材料微观组织和力学性能的影响

采用Al-Zr-B-O原位熔体反应体系制备了不同颗粒含量的(ZrB_(2)+Al_(2)O_(3))_(np)/AA6016复合材料,研究热挤压对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。微观组织研究表明:ZrB_(2)和Al_(2)O_(3)纳米颗粒团簇在热挤压作用下细分成弥散的小颗粒团簇并沿挤压方向以颗粒条带的形式重新分布;ZrB_(2)和Al_(2)O_(3)颗粒对热挤压过程中动态再结晶行为具有促进作用,热挤压后复合材料晶粒尺寸明显细化,挤压前、后晶粒平均尺寸分别为44.54、10.46μm。拉伸测试表明,当颗粒含量为3 vol%时,挤压后复合材料的力学性能达到最佳,其中抗拉强度和伸长率分别为398.1 MPa和28.3%,在相同体积分数下,与未挤压的复合材料相比,抗拉强度和伸长率分别提高了28%和12%。

6016铝合金汽车前发动机罩内板冲压开裂研究

借助扫描电镜、拓朴仪及X射线衍射仪等仪器,分析了6016铝合金汽车前发动机罩内板在冲压过程中开裂的原因。结果表明,开裂件的断裂为韧性断裂,断裂形式为穿晶断裂;原始板材表面平整,而开裂件则出现了不均匀变形,这与冲压过程中形成的罗平线有关。冲压过程中的发动机罩内板开裂的解决措施:调节热轧温度及晶粒形状,改进冲压工艺等。

固溶制度对6016铝合金板材组织与力学性能的影响

采用室温拉伸试验研究不同固溶时间对25mm厚6016铝合金板材力学性能的影响,结合金相显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)分析和探讨其影响机理。结果表明,随着固溶制度的变化,板材内部再结晶晶粒逐渐长大,同时板材内部黑色Mg-Si相逐渐溶于基体,富铁相尺寸逐渐变小,圆整化。

固溶处理对6016铝合金冷轧板组织与织构的影响

在540℃下对6016铝合金冷轧板进行了固溶处理,并采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度测试和X射线衍射技术,研究了合金组织与织构的演变过程。结果表明,合金中出现大尺寸颗粒状的纯硅相、链状富含Ti和B的杂质相以及细小弥散颗粒状(FeMnSi)Al_6相三类难溶的第二相;固溶过程中,<111>丝织构、(110)面织构和(112)面织构以及{011}<211>黄铜板织构、{123}<634>S板织构和{112}<111>铜型织构减弱或消失,{110}<100>高斯板织构和{001}<100>立方织构增加,新形成<100>丝织构、(100)和(110)面织构{123}<412>R板织构。

预时效对6016铝合金烤漆前后组织和性能的影响

本文利用显微硬度测试、拉伸试验、差示扫描量热法(DSC)和透射电子显微镜观察,研究了预时效对汽车车身板用6016铝合金烤漆前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:经预时效处理的铝合金在室温放置1个月后硬度可保持在65 HV以下,延伸率可保持在25%以上,再经短时间烤漆处理后其硬度和屈服强度分别可提高至100 HV和220 MPa以上。与单级预时效处理后的合金相比,多级预时效处理后的铝合金烤漆前的力学性能更为稳定,烤漆后的硬度和强度更高。6016铝合金快速的烤漆强化效应与预时效处理后合金中形成的细小析出相在烤漆过程中快速长大有关。合金经预时效处理后铝基体内会形成非常细密且与基体完全共格的析出相,其长度约为2～3 nm,而经过烤漆处理后析出相沿〈001〉Al显著增长,长度大于10 nm。高分辨透射电镜分析显示烤漆后样品中形成的是具有单斜结构的针状GP区和β″前驱相。

复合添加Mn,Cr和Sr对车身用6016合金组织与力学性能的影响

采用硬度测试、室温拉伸、DSC分析、OM、SEM和TEM观察,研究复合添加微量Mn,Cr和Sr元素对汽车车身板用6016铝合金组织、时效硬化性与力学性能的影响。结果表明:添加Mn,Cr和Sr元素有效细化基体合金固溶后的再结晶晶粒并改变合金第二相的种类与分布。在6016合金中添加0.17%Mn+0.089%Cr+0.022%Sr(质量分数),对T4态塑性影响较小,但合金时效硬化速度、峰值硬度和时效态强度提高,模拟烤漆后屈服强度、抗拉强度分别提高27.8%和18.2%,屈服强度提高30 MPa。一方面Mn和Cr弥散相强化合金,另一方面Sr改变热力学平衡。并且Mn,Cr和Sr共同作用促进富铁相转变(β富铁相转变成α富铁相)使过剩Si含量增加,β″相析出激活能从105.7 k J/mol降至94.2 k J/mol,促进β″相弥散均匀析出,最终改善合金力学性能。

6016铝合金汽车板的气垫炉式固溶工艺(英文)

为了研究铝合金汽车板气垫炉生产线的固溶工艺,利用模拟气垫炉制备的高速热风循环式固溶炉和时效炉,研究了固溶时间和冷却方式对6016铝合金汽车板固溶组织的影响及变化规律,及其对模拟烤漆前后的力学性能及成形性能、烤漆硬化性的影响规律。结果表明:水淬和风淬两种方式下,固溶时间对合金基体中析出相及再结晶过程的变化规律相似;随固溶时间增加,可溶析出相Mg2Si、Al1.9Cu Mg4.1Si3.3、Al0.56Mg0.44等逐渐溶解,5 min时完全溶解,Al2Fe3Si3等为不可溶合金相则基本没有变化;固溶时6016的再结晶速度非常快,1.4 min时其再结晶过程已进行完毕,随固溶时间增加,再结晶晶粒尺寸和形态变化较小;实验板材的强度、维氏硬度及成形性指标A、IE、n、r15在固溶时间为5~15 min时保持稳定,水淬的力学性能和烤漆硬化效果略微高于风淬,而成形性指标A、IE、n、r15则差别不大,风淬的A值在模拟烤漆前略优于水淬,风淬板形明显优于水淬,ABS板可用风淬代替水淬。

双级淬火对车身板用6016铝合金烤漆硬化效应的影响

以硬度为主要表征手段研究双级淬火的中间淬火温度和保温时间对6016铝合金板材的时效及模拟烤漆行为的影响。采用DSC和透射电镜对比分析常规淬火和双级淬火对随后自然时效态样品与烤漆态样品纳米相的影响。结果表明:最佳的中间淬火工艺制度为(100℃,1 h),并且该工艺下合金自然时效过程性能稳定,但随后人工时效硬化速率大;双级淬火样品自然时效后表现出良好的塑性(δ>28%)、成形性(σ_(0.2)<120MPa,n≈0.24,r≈0.78)和模拟烤漆后强化能力(σ_(0.2)>220 MPa,PBR>110MPa)。双级淬火样品在100℃淬火时形成了均匀弥散并大于临界尺寸的Mg-Si团簇。这些团簇可抑制自然时效过程中小尺寸团簇的形成,从而保持这些样品的性能基本不变。这些团簇使得随后人工时效过程中β″相激活能由76.0 kJ/mol降至57.5kJ/mol,促进了模拟烤漆后形成的β″相的析出,从而提高双级淬火样品的烤漆硬化效果。

镀锌钢/6016铝合金激光焊的BP神经网络工艺优化及组织和性能

为了抑制或减少镀锌钢/6016铝合金在激光焊过程中生成Fe/Al脆性金属间化合物,采用光纤激光器,不添加任何钎料,对汽车车身用镀锌钢与6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。利用ANSYS有限元分析软件,建立钢/铝激光焊热源模型。基于模拟计算与温度同步测量,获取不同工艺条件下焊接熔深,将其作为训练样本,利用BP神经网络,建立激光焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系,优化焊接工艺参数。采用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相和接头力学性能进行研究。结果表明:模拟计算获得工件表面距焊缝中心不同位置温度与实验同步测量温度基本吻合,所建热源模型能反映激光焊实际过程特点;通过神经网络方法建立模型预测不同工艺参数下焊接熔池深度的相对误差控制在10%以内;优化工艺条件下,焊缝横截面铝熔化,钢少量熔化,液态铝在钢表面润湿铺展良好,钢/铝界面层形成厚度约为9μm、由FeAl和Fe3Al组成的金属间化合物层,焊接接头平均抗剪强度为27.70 MPa,断裂形貌表现为准解理和韧性的混合型断裂特征。

6016铝合金热变形实验模拟热轧显微组织演变(英文)

采用Gleeble-1500热模拟机研究6016铝合金单道次高温压缩变形时的显微组织演变。采用光学显微镜和透射电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织形貌特征。结果表明:在高温压缩变形时,该合金的变形激活能为270.257kJ/mol,硬化指数为8.5254;流变应力双曲正弦的自然对数值与温度补偿Zener-Hollomon参数自然对数值成线性关系;合金低温、低应变速率时的主要变形组织为动态回复组织,而高温变形时产生局部动态再结晶组织;该铝合金高温变形时的主要软化机制为动态回复,只有在高温、高应变速率下发生部分的动态再结晶;合金平均亚晶粒尺寸随温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数的升高而减小。

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度420～540℃、应变速率0.001～1s-1时,利用Gleeble-1500热模拟试验机采用圆柱体等温热压缩试验对6016铝合金热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响。结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率影响较小;温度为500℃、应变速率为0.001s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;拟合曲线与实验曲线能很好吻合。

气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板性能的影响

利用拉伸试验、硬度测试、杯突实验及差示扫描量热等检测手段,研究了固溶处理后不同停留时间下气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板成形性及烤漆硬化性的影响,并分析其析出特性。结果表明,气垫式预时效工艺可以抑制自然时效的不利影响。固溶处理后室温停放时间越短,气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板冲压成形性及烤漆硬化性的改善作用越显著。固溶处理后室温停放5min的6016铝合金汽车板经160℃×10min的预时效处理后,同时具有良好的成形性及烤漆硬化性,在烤漆过程中析出较多的强化相。

6016铝合金挤压成形规律及工艺优化研究

在6016铝合金本构方程研究的基础上,采用正交实验方法,运用有限元分析软件Hyperworks的HyperXtrude模块,模拟研究该铝合金挤压成形规律,优化了挤压工艺方案。结果表明:挤压温度随着挤压速度升高而升高,但高速挤压时可能出现型材金属过热甚至重熔问题。挤压温度随着坯料预热温度升高近似线性升高。挤压力随着预热温度的升高而降低,挤压力随着挤压速度的提高有所升高,但并不明显。挤压区压力严重不均匀,需提高润滑效果,减小摩擦造成的挤压力衰减。工艺优化得到金属流速均匀、型材变形小的工艺方案。

6016铝合金热处理工艺研究

通过硬度测试、力学性能测试和烘烤硬化性能测试,研究了6016铝合金冷轧板材的热处理工艺,结果表明:合金的硬度随着固溶温度升高和固溶时间延长而增加;合金进行预时效处理时,随着预时效时间的增加硬度出现先降低后升高的现象,且预时效温度越高,硬度下降值越大;在本试验条件下,满足覆盖件性能要求的6016合金的热处理工艺为:540℃×20 min固溶水淬+120℃×10 min预时效处理。

预时效对6016汽车板烘烤硬化性及自然时效稳定性的影响

采用拉伸试验和差示扫描量热法(DSC)分析,研究了预时效对6016铝合金烘烤硬化性及抗时效稳定性的影响。结果表明:预时效温度、时间对抑制合金自然时效以及提高其烘烤硬化效果具有重要影响;自然时效对烘烤硬化具有不利影响,自然时效时间越长,合金烘烤前的屈服强度越高,烘烤硬化效果越差。