【摘 要】
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Al-Mg-Si铝合金作为可通过热处理强化性能的合金被广泛应用在各种领域。为满足实际应用中不同需求,研究者们通过调整合金成分、改变材料加工状态、优化热处理工艺等方法来提高该系合金的综合性能。本研究以Al-Mg-Si系铝合金为研究对象,采用万能材料试验机、金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、小力值显微硬度计、电导仪和能谱分析技术研究合金成分和固溶、时效等热处理手段对Al-Mg-Si系合金组织和
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Al-Mg-Si铝合金作为可通过热处理强化性能的合金被广泛应用在各种领域。为满足实际应用中不同需求,研究者们通过调整合金成分、改变材料加工状态、优化热处理工艺等方法来提高该系合金的综合性能。本研究以Al-Mg-Si系铝合金为研究对象,采用万能材料试验机、金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、小力值显微硬度计、电导仪和能谱分析技术研究合金成分和固溶、时效等热处理手段对Al-Mg-Si系合金组织和性能的影响。通过调整合金中Mg、Si原子比、Zn、B、Ti等元素的含量,并且结合固溶处理与人工时效处理工艺,优化合金的导电性与力学性能,获得导电率为50%IACS且强度为350MPa的高导电率高强度Al-Mg-Si铝合金。同时,采取热暴露实验模拟实际高温环境,测试合金在不同时效状态下性能的变化来判定合金的劣化程度,探究合金的组织稳定性。研究结果表明:当Mg、Si摩尔比为1.4时,合金的抗拉强度显著增加,并且导电率保持在50.5%IACS。0.5%Zn元素可以进一步优化强度,同时使导电率稍下降;B元素可以降低合金原料中Fe元素的负面影响并使合金组织细化,提升合金的导电率与强度。在B与Zn的协同作用下,合金的导电率可保持在50.0%IACS,强度得到进一步提高;细化剂静置时间为5min时可达到最佳细晶强化效果,平均晶粒尺寸为50μm。560℃×1h为最佳固溶工艺,在得到过饱和固溶体的同时,晶粒没有发生粗化。185℃时效10~15h为本文实验合金的峰值时效工艺,可以最大程度提高合金的抗拉强度并且得到较高的导电率,满足50%IACS、350MPa的性能需求。合金在10h、15h、20h时效时间下均含有5μm铸态Mg2Si析出相;β”相不同于其他文献中TEM所观察到的常见针状相,呈不规则颗粒状,该析出相尺寸在几十纳米左右,针状形貌不明显;XRD峰值曲线表明,时效10h后合金有β"相生成,β"相决定了合金的时效峰值平台为10~15h。在不同温度热暴露实验后,适温时效状态的热稳定性较低温时效态更加稳定;合金元素Zn和细化剂可以增加合金的热稳定性,维持较高热暴露温度下合金的抗拉强度以及导电率。合金组织中第二相的形态和含量影响合金在热暴露后导电性能与力学性能的变化。
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