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6061铝合金中厚板热处理及残余应力消减工艺研究

作　者: 李美春
导　师: 邓运来
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 6061铝合金双重固溶热振动时效残余应力微结构性能
分类号: TG166.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着工业技术的发展,铝合金中厚板的应用范围越来越广泛。其在生产加工及热处理过程中会不可避免的引入残余应力,过大的残余应力会大大影响其使用性能。探索铝合金中厚板残余应力消减工艺具有重要意义。本文以22mm厚6061铝合金热轧板为基础,对其进行了双重固溶淬火时效,并在本课题组自制的热振动时效平台上进行了热振动时效(HVSR)实验。采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、织构分析(ODF)、钻孔法、室温拉伸等测试技术,研究了6061铝合金热轧板的组织结构,探究了双重固溶淬火时效、HVSR对板材残余应力、微观组织和力学性能的影响。得到了如下研究结论：(1)6061铝合金热轧板厚度方向组织不均匀。组织结构中含有尺寸长度>1um,宽度为0.2um左右的板条状粒子,该粒子为富Si、 Mg、Cu的金属间化合物。(2)相对一次淬火时效,双重固溶淬火时效后,厚板残余应力降低,强化相析出更弥散、细小、均匀；变形织构取向密度增强,典型再结晶织构趋于随机分布,表层和中心层织构取向密度差异减小；厚度方向组织和力学性能趋于均匀。(3)采用单滑移模型,计算了平面应力状态下不同织构组态板材的Schmidt因子(SF)。Schmidt因子计算结果表明,在平面应力状态下只经过一次固溶后淬火板材中心层的SF值最大,SF=0.212089,淬火过程中最容易发生变形；其表层和中心层的SF值差异比双重固溶淬火样品大。以加权Schmidt因子为桥梁,从晶体学织构的角度定性地解释了残余应力的差异。(4)热振动时效(HVSR)能有效降低和匀化厚板残余应力；提高其抗拉强度和屈服强度,延伸率有一定程度的降低；时效时间缩短,成本降低,技术经济效益显著。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
1 文献综述  10-25
  1.1 6XXX铝合金的概述  10-15
    1.1.1 6000系类铝合金的析出序列  10-13
    1.1.2 6XXX系铝合金的应用  13-14
    1.1.3 铝合金厚板的应用  14-15
  1.2 残余应力消减国内外研究现状  15-20
    1.2.1 残余应力的产生及危害  15-18
    1.2.2 残余应力的测量  18-19
    1.2.3 残余应力消减  19-20
  1.3 振动时效技术的研究  20-23
    1.3.1 振动时效机理  20-21
    1.3.2 振动时效技术的发展及应用  21-23
    1.3.3 热振动时效技术的研究进展  23
  1.4 本文研究目的、意义及内容  23-24
    1.4.1 课题来源  23-24
    1.4.2 研究意义  24
    1.4.3 本论文研究的主要内容  24
  1.5 本章小结  24-25
2 实验条件与方法  25-33
  2.1 工艺流程  25-26
    2.1.1 6061 T6铝合金厚板生产工艺过程  25
    2.1.2 本文技术路线  25-26
  2.2 实验材料  26-27
  2.3 实验过程  27-29
    2.3.1 6061铝合金热轧板的生产  27-28
    2.3.2 双重固溶淬火  28
    2.3.3 热振动时效  28-29
  2.4 检测分析  29-33
    2.4.1 残余应力测试  29-30
    2.4.2 硬度测试(HV)  30
    2.4.3 拉伸力学性能  30-31
    2.4.4 金相组织分析(OM)  31
    2.4.5 扫描电子显微镜观察(SEM)  31
    2.4.6 透射电子显微镜观察(TEM)  31-32
    2.4.7 织构测算  32-33
3 6061铝合金热轧厚板组织与性能的研究  33-41
  3.1 引言  33
  3.2 6061铝合金热轧板材的微观组织  33-39
    3.2.1 光学金相显微组织(OM)  33-34
    3.2.2 扫描分析  34
    3.2.3 透射分析  34-36
    3.2.4 织构分析  36-39
  3.3 6061铝合金热轧板材的性能  39-40
    3.3.1 硬度  39
    3.3.2 拉伸力学性能  39-40
    3.3.3 残余应力  40
  3.4 本章小结  40-41
4 双重固溶淬火工艺对6061铝合金板材组织性能的影响  41-59
  4.1 引言  41-42
  4.2 热处理制度的确立  42-43
  4.3 实验结果与讨论  43-58
    4.3.1 金相组织  43-44
    4.3.2 扫描分析  44-47
    4.3.3 透射分析  47-50
    4.3.4 织构分析  50-52
    4.3.5 残余应力与力学性能  52-58
  4.4 本章小结  58-59
5 热振动时效对6061铝合金厚板残余应力及性能的影响  59-70
  5.1 引言  59
  5.2 试验参数的确定  59-62
    5.2.1 激振力和动应力的选择  59-62
    5.2.2 激振时间的选择  62
  5.3 实验结果及分析  62-69
    5.3.1 微观组织结构  62-63
    5.3.2 残余应力  63-65
    5.3.3 拉伸力学性能  65-68
    5.3.4 硬度  68-69
  5.4 本章小结  69-70
6 结论  70-71
参考文献  71-77
攻读学位期间主要旳研究成果  77-78
致谢  78

6061铝合金中厚板热处理及残余应力消减工艺研究

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