(2)Mg,Si元素的影响
Mg、Si元素对铝合金的合金化起到关键性的作用。它们在铝合金的基体上形成平衡相。Mg元素存在于基体中不但可以改善合金焊接性,而且还能提高抗腐蚀性。在三系铝合金中,当镁硅元素所占比例为2时,材料性能会处于最好的状态。相反如果镁含量过高后,铝合金机体内的平衡相的溶解度会大大地下降,由之导致铝合金材料的强度呈现下降趋势,相似的,如果过量Si的存在,材料的腐蚀也会加剧,产生断裂的可能性增加。适量硅元素的存在,增强了铸造铝合金的流动性。因此必须要严格控制Mg,Si元素在铝合金中的含量。
(3)Cu,Ti元素的影响
Cu对6000系铝合金组织产生的作用主要有两种说法。一种说法认为铜元素的存在使得合金的屈服强度提高;还有一张的说法认为会减轻材料的自然时效影响。加入Ti后晶粒得到了细化,细化后的铝合金,在挤压机上挤出的型材组织会加倍紧密,同时晶粒的尺寸越小,它的力学性能越优异,这对材料的应用产生重大影响。
1。3。2 6000系铝合金的强化机制
6000系铝合金的强化方式主要有时效强化与固溶强化。因为它们合金元素处在可热处理强化合金范围内,因此可以通过热处理方式对其进行处理。通常是将其加热到单向区,最后得到过饱和的固溶体。接着对其人工时效或者自然时效后,在材料内析出了沉淀相。这大大的提升了材料的硬度。铝合金的沉淀强化机制可以位错原理来说明,以下3种方式是最主要的来加以解释铝合金强化原理。
(1)内应变强化
内应变强化是指基体材料内部铝元素与溶质元素的比例存在差异时,材料周围会产生成分组织变形生长。这增加了材料内部的内应力,导致材料的畸变能增加,当内部发生运动时,需要滑动所需要的外加力相对就要增加了,这增强了材料的稳定性起到强化基体的作用。
(2)位错绕过析出相强化
如果在晶粒内部出现的析出相,在粒子间的距离很大,并且晶粒又很硬时,位错不可以切过时,这会增加外加应力,间接使受阻部分弯曲程度增加,引起围绕粒子的位错线两边相互接触,形成包围着粒子的位错环被遗留下来,如图1-2所示。随着位错密度不断升高,粒子的有效间距在不断缩小,在外在应力的作用下,位错绕过析出相继续前进。而相对它的位错再次经过这一区域的时候,材料在这处的运动会变得很困难,然后导致形变强化。
图1-2位错线绕过析出相示意图
图1-3位错线切过析出相示意图
(3)位错切过析出相颗粒强化
如果在铝合金基体中析出的第二相粒子强度不是很高的,并且它的形状尺寸又很小,容易在外力的作用下发生变形。当它们在晶体重运动的时候,运到位错后会发生位错线切过析出相的现象。导致铝合金基体内出现变形,如图1-3所示。在此运动过程中需要一定量的能量,这部分能量主要消耗在三个方面;首先是析出相与原材料元素配比不同产生的内应力,其次当位错线切过析出相后,在它的表面形成表面能,这需要很大一部分的能量来克服这种情况。最后位错切过后原子间的相邻的各种联系发生断裂,导致材料的能量提升。
1。3。3 6005A合金时效析出及硬化行为
近几年来,我国高速交通由于种种原因得到了快速的发展,尤其是关于车辆车体用的金属材料,很多与之相关的工作已经正在进行。目前在所有的铝合金系列合金中,只有在Al—Mg—Si系变形铝合金没有发现应力腐蚀开裂。在室温下放置或者是人工加热到某一温度时,它会析出沉淀相,这种方式成为时效[15-16]。时效产生的效果是铝合金的材料的强度和硬度在逐步上升,但是韧性和塑性却是在逐步的 下降。通常根据合金中镁硅元素的院子所占比例的不同,可以断定三系铝合金析出沉淀相[17]的序列也是不尽相同的。其次由于时效时是在人工操作还是在自然状态的处理情况,也会对析出是铝合金所表现的特征造成一定的影响。