【文章內(nèi)容簡介】 測量5次。為了為后面的對加工硬化指數(shù)的回歸分析提供數(shù)據(jù)，獲得實時的應力，應變數(shù)據(jù)。3 成形性的研究拉伸實驗屈服強度，抗拉強度，延伸率如下表31所示：表31 試樣的拉伸強度，屈服強度，延伸率數(shù)據(jù)表編號屈服強度σs(MPa)抗拉強度σb(MPa)斷后延伸率A11%A12%A13%B11%B12%B13%C11%C12%C13%D11%D12%D13%E11%E12%E13% （1）通過對比五種試樣的橫向，豎向和斜向的拉伸性能，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)沿軋制方向的各向異性，說明鋁板軋制工藝參數(shù)控制的較好。（2）從延伸率的對比可以發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)熱處理的試樣，延伸率明顯偏低，很難滿足接下來的沖壓工藝的要求。 屈強比即屈服強度和抗拉強度的比值。屈服點與抗拉強度之間的差距越大，表明薄板材料在破壞前能進行更大的變形和加工，因此屈強比值越小，薄板的綜合成形性能越好，成形車身板的形狀固定性也越好。五種試樣的屈強比對比如表32，圖31所示：橫向豎向斜向試樣A試樣B試樣C試樣D試樣E從屈服比的大小可以看出，熱處理后的試樣B、C、D、E加工性能明顯更好。對于軋制后的鋁合金試樣A，由于形變過程中的位錯源的開動，位錯密度急劇升高，幾乎達到材料的位錯密度飽和值，材料在彈性變形之后，將立刻到達加工硬化的較大值，在隨后的加工過程中，不會出現(xiàn)較為明顯的加工硬化現(xiàn)象，表現(xiàn)為材料不能夠承受較大的塑性變形，對板材的沖壓是不利的。對于經(jīng)過熱處理之后的試樣B、C、D、E位錯密度有所下降，材料有明顯的加工硬化階段，這保證了板在沖壓過程中即能夠承受較大的塑性變形，也表現(xiàn)為具有較好的延伸率。應變硬化指數(shù)n是金屬簿板在發(fā)生塑性變形過程中，形變強化能力的一種量度。n值大的材料，由于硬化效應高，從而變形均勻，減小變薄和增大極限變形參數(shù)，零件不易產(chǎn)生裂紋，厚度分布均勻，表面較好。n值小的材料易于產(chǎn)生裂紋，零件的厚度分布不均勻表面粗糙。所以n值大的材料，其沖壓性能好。通過計算機回歸分析，其計算公式為：式中，F(xiàn)—拉力，A—試樣原始橫截面積，S—工程應力，e—工程應變，σ—真實應力，ε—真實應變，N—參加回歸計算的真實應力真實應變數(shù)據(jù)對個數(shù)。按照GB502885標準，在軋制方向上重復實驗三片試樣。在需要考查的應變范圍內(nèi)等距離地選6個應變水平，記錄相應的負荷應變數(shù)據(jù)對。算得的加工硬化指數(shù)n如表33，圖32所示：橫向豎向斜向試樣A試樣B試樣C試樣D試樣E通過對比實驗數(shù)據(jù)可以看出，熱處理后的試樣的加工硬化指數(shù)較高，具有較好的成形性，見圖32。從熱處理試樣B、C、D、E的拉伸曲線上我們可以看：彈性變形之后，均勻塑性變形階段相當明顯。因此加工硬化指數(shù)的升高，可以提高鋁合金板材在沖壓過程中的變形均勻性。綜上所述，熱處理后的鋁合金比未經(jīng)熱處理的鋁合金有更好的成形性。4 力學性能與組織的研究在實驗方案中已將試樣分為五類：試樣A未經(jīng)熱處理，其余試樣都有不同熱處理工藝。試樣D與E及B與C是時效溫度不相同，試樣B與D及C與E是固溶后冷卻速度不相同。通過對比試樣D與E及B與C來得出時效溫度對性能的影響，通過對比試樣B與D及C與E來得出固溶后冷卻速度對性能的影響。再通過試樣B、C、D、E相對于試樣A的性能的總體變化趨勢，來確定熱處理是否有助于改善軋制后鋁合金板材的力學性能。（1）通過強度對比，易看出經(jīng)熱處理試樣B、C、D和E的強度明顯高出未經(jīng)熱處理試樣A的強度，見表41及圖41。這是因為通過固溶處理后，大量溶質原子溶入鋁合金基體中，形成過飽和固溶體，溶質原子對位錯釘扎和增加位錯運動的摩擦阻力，從而產(chǎn)生固溶強化。隨后又進行時效處理，使溶質原子析出形成第二相，在位錯繞過或切過第二相時，臨界切應力增加，從而又產(chǎn)生異相強化。橫向豎向斜向試樣A試樣B試樣C試樣D試樣E（2）同時我們看到經(jīng)熱處理的四個試樣的強度相差不大，這說明在充分固溶后立即進行預時效處理對強度的影響不是很大。這可能是時效后的固溶強化下降與脫溶析出產(chǎn)生的沉淀強化增強在程度上相差不是很大的原因。圖41五種試樣強度變化曲線圖通過延伸率對比可知：熱處理后的試樣B、C、D、E的延伸率明顯比未經(jīng)熱處理的試樣A的延伸率要高得多，見42和圖42。試樣A的延伸率低是軋制后的板材位錯密度極高，而且由于位錯的塞積、位錯的交割（形成不易或不能滑移的割階或形成復雜的位錯纏結）、位錯的反應（形成不能滑移的固定位錯）、易開動的位錯源不斷消耗等，使得位錯運動受阻，塑性降低。而熱處理后的試樣位錯明顯降低，且固溶處理產(chǎn)生的溶質原子對位錯的釘扎和預時效產(chǎn)生的第二相對位錯運動阻力的增加比位錯密度的降低產(chǎn)生的對位錯運動阻力的降低作用要小，所以塑性有較大的提升。圖42五種試樣延伸率變化曲線圖橫向豎向斜向試樣A%%%試樣B%%%試樣C%%%試樣D%%%試樣E%%%（1）通過硬度對比同樣易得出：經(jīng)熱處理的試樣B、C、D和E的硬度明顯高出未經(jīng)熱處理的試樣A的硬度,見表43及圖43。由于固溶強化和時效強化的作用，熱處理后的試樣硬度明顯高于未經(jīng)熱處理的試樣的硬度。（2）且試樣E、C比試樣B、D的硬度要稍高一些。通過對比可知E和C是低溫預時效的試樣，可能是較高溫度下的預時效處理的試樣產(chǎn)生的異相硬化小于固溶硬化下降的原因。試樣C、E和試樣B、D是時效溫度相同，而固溶后冷卻速度不一樣。對比發(fā)現(xiàn)其硬度差別不是很大，究其原因可能是冷速相差不是太大的時候，溶質原子的脫溶析出不是很明顯。一二三四五試樣A5553555455試樣B 7777777677試樣C8080808180試樣D7577757677試樣E8285858485圖43五種試樣硬度變化曲線圖拉伸曲線的對比可知：鋁合金都沒有明顯的屈服現(xiàn)象，一般將2%微量塑性變形時的應力作為屈服強度。熱處理后試樣的強度比未經(jīng)熱處理的試樣的強度要高出50 MPa左右。我們知道變形過程一般分為彈性變形，不均勻屈服塑性變形，均勻塑性變形，不均勻集中塑性變形和斷裂五個階段。熱處理后的試樣在彈性變形后可以看到有明顯的均勻塑性變形階段，而未經(jīng)熱處理過的試樣則沒有十分明顯的均勻塑性變形過程，這也說明熱處理后的試樣的塑性有較高的提升，見圖44。試樣A試樣B試樣C試樣D試樣E圖44五種試樣應力應變曲線對比圖 試樣B、C、D、E都是在500~550℃之間作固溶處理，通過金相的對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)有溫度變化的固溶處理后冷軋合金薄板再結晶后的晶粒尺寸及形態(tài)無明顯變化，見圖45。因為最低固溶溫度500℃對于合金的再結晶來說已足夠高,且保溫時間也足夠長(約30min),板材再結晶過程已完成,另外,合金基體中殘留的合金相能阻礙再結晶后晶粒邊界遷移,所以固溶溫度在500~550℃之間變化對合金板材的再結晶晶粒大小及形狀影響不大。由于第二相尺寸過小，在金相照片中可能無法較好地觀察到第二相的存在。試樣A試樣B試樣C試樣D試樣E圖45五種試樣金相對比圖所有電鏡照片均是在試樣在經(jīng)過機械拋光并且未腐蝕的條件下觀察的，其原理為在鋁合金中第二相相對于鋁基體有較高的硬度，所以在拋光時鋁基體磨損速度會更快，所以材料中的第二相就會顯露出來。另外由于無論是在時效前和時效后鋁合金拉伸性能均未出現(xiàn)各向異性，故而可以認為軋制方向對預時效結果影響不大，所以電鏡觀察時只選擇橫向的試樣觀察，見圖46。試樣A 試樣B試樣C試樣D試樣E圖46五種試樣電鏡對比圖通常合金是在固溶后立即進行預時效處理,以產(chǎn)生尺寸合適的GP區(qū),使其在烤漆過程中能長大并轉變成與基體共格的強化相 (β″),且不至于使合金烤漆前強度過高。若考慮到汽車車身板的性能要求: T4狀態(tài)下屈服強度應小于150 M Pa以減小沖壓回彈、塑性應大于22%以滿足沖壓復雜件的精度需要。通過力學性能對比：我們知道較高溫度下預時效處理的試樣B、D屈服強度更低，且硬度稍低，有利于隨后的沖壓成形。從上圖中我們可以較為清楚的看到，試樣A 基本上沒有析出物，在6070℃下預時效處理的試樣C、E有尺寸較小的析出物，而在80100℃下預時效處理的試樣B、D則可以看到尺寸較大的析出物。斷口掃描對比對可以看到，試樣A的斷口較為平整，試樣B、C、D、E則可以看到有明顯的韌窩,見圖47。易試樣A斷裂前未發(fā)生明顯的塑性變形，表現(xiàn)為由于位錯纏結等原因，當試樣受到拉伸時，各晶粒之間沒有較好的協(xié)同變形能力，因而不能變形以至晶粒被拉拔出原有的斷面從而斷品較為平整。但當試樣經(jīng)熱處理后，位錯密度顯著下降，表現(xiàn)為晶粒之間變得有了很好的協(xié)同變形能力，所以當試樣再受到拉伸時，晶粒能夠發(fā)生明顯的塑性變形，甚至能夠從原有斷面上被拉拔出來，從而形成韌窩。試樣A 試樣B試樣C試樣D試樣E圖47五種試樣斷口掃描對比圖5結論本文采用顯微硬度計、電子拉伸試驗機以及電子掃描顯微鏡分析手段，系統(tǒng)地研究了一種具有新型成分的AlMgSi系鋁合金在軋制后經(jīng)不同熱處理工藝下的板材成形性能以及力學性能和組織的變化。通過研究，獲得了如下結論：（1）板材的力學性能并未出現(xiàn)沿軋制方向上的各向異性，說明軋制工藝參數(shù)控制的較好；（2）。，故而熱處理后的鋁合金板材具有良好的成形性能；（3）熱處理后的試樣的強度比未經(jīng)熱處理的試樣要高出近50 MPa，延伸率也有近20%的提升，硬度方面則不同預時效處理的試樣略有不同，大體上呈現(xiàn)的是較低溫下的預時效處理的硬度提升更大，究其原因可能是較高溫度下的預時效處理產(chǎn)生的時效硬化小于因為脫溶而產(chǎn)生的固溶硬化下降的效果，而滿足固溶充分而冷卻速度不是相差太大的情況下，冷速對硬度影響不是很大；（4）較高溫度下的預時效處理后，鋁合金基體中有尺寸較大的析出物，使得屈服強度和硬度較低，對于隨后的沖壓成形較為有利。同時較大的析出物對促進烘烤硬化過程中形成大量β″強化相更為有利。參考文獻[1] Flemings . Behavior of metal alloys in the semisolid state [J]. Metall Trans, 1991, 22 A: 95.[2] 和 Ni 對AlCuMg系合金高溫性能的影響[J].熱加工工藝,1987(2):2932.[3] 田秀云，杜洪增,[J].材料科學與工藝，2000， 8(3):611.[4] Hu, J, Structural Stability and Stacking Faults in a LasterMelted ZL108 AlSi Alloy Containing Rare Earth[J]., 1992, 27(3): 671674.[5] Zhang Xingming, Song Min, Zhou Zhuoping et al. Microstrutures and mechanical properties of 2013 aluminum alloy forgings made by a new process[J]. , 10(2):139143.[6] .[M]. 北京:國防工業(yè)出版社: 1994, 3876.[7] Benjamin J strengthened Super alloys by mechanical alloying[J]. Mater Trans,1970,A(1):294.[8] Schultz of amorphous metal by mechanical alloy[J]. and Eng.,1988,97(1):15.[9] Forrester J S and Schaffer G chemical kinetics of mechanical alloying[J].Metal and ,1995,26A(3):725730. [10] Schlorke N,Eckert J and Schulltz of multiponet Fe based amorphous alloys with significant supercooled liquidregion by mechanical alloying[J]. and Eng.,1997,A226228:425428.[11] 耐熱鋁合金的熱處理實踐[J].，5:3743.[12] 孫偉成，[J].兵器材料科學與工 ,2:3335.[13] , of Lithium addition on t