Mater.Sci.Eng.A：通过快速固溶的方式来提高A6082铝合金的抗拉屈服强度

【引言】

A6082 铝合金属于6000系（Al-Mg-Si）铝合金，是能够热处理可强化的铝合金板材，具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性，主要用于交通运输和结构工程，如桥梁、起重机、屋顶构架、运输机、运输船等。近年来，随着国内外造船业突飞猛进的发展，减轻船体自重，提高船速，寻求代替钢铁部件的铝合金材料，已成为铝加工业和造船业面临的重要课题。A6082铝合金铝板具有中等强度和良好的耐蚀性，重量又轻，是制造高速船部件的理想材料。A6082 铝合金常用的热处理工艺方式为：固溶+水淬+人工时效。其时效析出序列一般为：过饱和固溶体（SSSS）→Mg/Si原子团簇→GP区→β''相→β'/ B'相→β相，其中β''相为A6082铝合金的主要强化相。在先前的研究中，A6082铝合金需要在530℃-565℃固溶6个小时然后进行时效处理以获得最大的抗拉强度。由此观之，A6082铝合金的热处理往往需要耗费大量时间，所以如何缩短A6082铝合金的热处理的时间是目前亟需解决的问题。

【成果简介】

近日，台湾国立成功大学的洪飞义教授和吕传盛教授（共同通讯作者）等人在Materials Science & Engineering A上发表了一篇名为“Enhancing the tensile yield strength of A6082 aluminum alloy with rapid heat solutionizing”的文章。研究人员以A6082热挤压棒材为原材料，采取不同的固溶加热速率，并借助TEM、SEM、EDS、XRD、OM、室温拉伸、洛氏硬度等实验手段系统研究了固溶加热速率对A6082铝合金的抗拉屈服强度的影响。

【图文导读】

图1：样品在盐浴炉和电阻炉中温度随时间变化曲线

图2：拉伸试样形状示意图

图3：不同热处理状态在试样的金相图

（a） 挤压态的金相图谱，平均晶粒直径 ;

（b）R30N态的金相图谱，平均晶粒直径 ；

（c）R120N态的金相图谱，平均晶粒直径 ；

（d）S30N态的金相图谱，平均晶粒直径 。

图4：不同状态下试样的SEM图以及AlFe(MnCr)Si金属间化合物体积分数

（a）挤压态的SEM图;

（b）R120N态的SEM图；

（c）S30N态的SEM图。

可以看出随着固溶升温速率变大，AlFe(MnCr)Si金属间化合物的体积分数呈减小趋势

图5：不同热处理状态下试样的工程应力-工程应变曲线和失稳区域内的应力-应变曲线

白色箭头所指的是临界应变(ɛc)

图6：不同热处理状态下试样的硬度随时效时间变化图（时效温度均为180℃）

图7：不同热处理状态下试样的拉伸曲线

图8：R120T6试样和S30T6试样的TEM图

（a）R120T6的明场相图 ;

（b）S30T6的明场相图;

（c）R120T6 的电子衍射图谱;

（d）S30T6的电子衍射图谱。

图9：R120T6试样和S30T6试样中针状析出相的EDS分析

（a）R120T6试样针状析出相的EDS结果；

（b）S30T6试样针状析出相的EDS结果。

图10：不同热处理状态下的试样的XRD分析

（a）挤压态;

（b）R120T6;

（c）S30T6。

图11：S30T6和R120T6热处理过程中强度随热处理时间变化的示意图

【小结】

本文通过一系列实验，研究了固溶加热速率对A6082铝合金的抗拉强度和屈服强度的影响，并对其影响机理进行了相应的分析和阐述，得到了以下结论：

1.用盐浴炉可以提高固溶加热速率，从而减小固溶处理时间并细化晶粒。

2. 对于较高的固溶加热速率的试样的临界应变(ɛc)有增加的趋势，这表明着在基体中较高的Mg原子浓度和Si 原子浓度对位错的阻碍作用较大，从而最终表现为较高的屈服强度。

3.对于较高的固溶加热速率的试样来说，硬度和拉伸强度数据表明随着固溶度增加，时效响应速率也就越快。较高的固溶加热速率和较高的时效响应速率都大大减小了A6082铝合金的T4/T6热处理时间。

4. 用盐浴炉减少A6082铝合金的T4/T6热处理时间的同时也在一定程度上保持了力学性能的稳定。

总之该文章对缩短A6082铝合金的热处理的时间具有探索性和指导性意义。

文献链接: Chang Y L, Hung F Y, Lui T S. Enhancing the tensile yield strength of A6082 aluminum alloy with rapid heat solutionizing[J]. Materials Science and Engineering: A, 2017.

本文由材料人编辑部新人组刘冠华编译，周梦青审核，点我加入材料人编辑部。

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