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      金屬頂刊《Acta Materialia》:新方法,實現鋁合金強度巨大提升

      來源:材料科學與工程      發布日期: 2022年11月01日
      信息摘要:隨著交通運輸工具的增加,CO2排放量不斷增大,推動了高強輕質鋁合金在汽車上的發展應用。這類材料面臨的一個主要挑戰是成形性和強度之間的權衡。
            隨著交通運輸工具的增加,CO2排放量不斷增大,推動了高強輕質鋁合金在汽車上的發展應用。這類材料面臨的一個主要挑戰是成形性和強度之間的權衡。Al-Mg合金(5XXX系)由于其高的均勻延伸率和加工過程中的應變硬化性,在嚴重變形部件中得到廣泛應用。在5XXX鋁合金中添加合金元素是常用的提升強度方法,已有研究表明添加Cu和Zn能夠產生有益的影響,預變形也被證實對鋁合金有一定增強,但是還缺乏硬化過程中力學行為演化的研究。
            奧地利里奧本大學等單位的研究人員主要針對Al-Mg-Zn合金,提出了一種新的能夠在工業生產實現的熱機械加工工藝,包括短期預時效(100℃×3h)及預變形處理(2%),達到了迄今為止上限硬化提升(184MPa),強度達到410MPa。相關論文以題為“Giant hardening response in AlMgZn(Cu) alloys”發表在金屬材料期刊Acta Materialia。
      本研究使用的基礎鋁合金為ENAW-5182,添加Zn和Zn+Cu(以下簡稱為5182-Zn和5182-ZnCu),通過真空感應熔煉、均勻化處理(470℃×24h)、熱軋和冷軋。經過固溶(465℃×35min)+預時效(100℃×3h)稱為TMT1;經過固溶+預時效+預變形(2%)稱為TMT2,烤漆硬化統一為185℃×20min。
            研究發現TMT1處理下5182-Zn的強度提升僅47MPa,而5182-ZnCu的屈服強度提高了127MPa,表明了Cu的有益作用。TMT2條件下,5182-Zn和5182-ZnCu強度分別提高了178MPa和184MPa。5182-ZnCu的析出相(GPⅠ區)尺寸較小,且分布密度比5182-Zn高約5倍,說明了Cu對析出相形成和長大的有利影響。
            預時效后進行預變形(2%),在烤漆過程中強度被進一步提高,本文中提高184MPa的5182-ZnCu和提高178MPa的5182-Zn強度超過其他現有報道的提升,強度提升的同時兩種合金均保持了足夠的延伸率和淬透性。預變形通過位錯輔助溶質遷移增強了兩種合金中析出相的生成,促進了5182-ZnCu中Cu元素的富集,增加了5182-Zn中析出相的密度。
            在本研究中,提出了新的熱機械加工路線,應用在Al-Mg-Zn(Cu)中充分解決了長期的高強度和良好成形性之間的權衡,取得了令人滿意的平衡。該加工方法條件簡單,符合工業能力范圍,可以充分發揮該加工方法發掘汽車薄板的性能潛力。本文提出的方法將擴大鋁合金在汽車領域的應用,可有助于改善未來汽車車輛的可回收性。    
             以上就是常熟國強和茂管材有限公司為你總結的實現鋁合金強度巨大提升的新方法,如果還有什么相關知識不明白的,可以咨詢我們,本文轉載于“材料科學與工程”。
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