6111铝合金的时效硬化研究

6101铝合金时效过程中析出相对电阻率的影响刘振兴;张新明;唐建国【摘要】The influences of precipitates on relative resistivity of 6101 aluminium alloy in aging at 175-195℃was investigated by hardness-testing,in-situ resistivity testing and transmission electronmicroscopy(TEM), and the modified Matthiessen’low was introduced to calculate the influence on resistivity at different aging time.Results about the aging temperature and time were gotten.It suggested that the shorter the forming time of clusters at the early stage of aging was,the lower the relative resistivity and the hardness was.At the later stage of aging at 1 7 5 ℃,the increasing of the density of precipitates leads to the decrease of the spacing,and the relative resistivity almost retains.From this research the aging treatme nt 175 ℃/680 min emphasizing on high strength and195 ℃/220 min emphasizing on good conductivity were constituted and ensured reasonably by performance.%采用硬度测试、原位电阻测试及 TEM 等手段,研究了6101铝合金在175~195℃下时效析出相对相对电阻率(Δρ%)的影响,利用修正的马蒂森定则计算了175℃时不同时效时间析出相对相对电阻率的影响,得到了影响合金力学性能和导电率的温度时间判断依据。

第45卷第2期热处理技术与装备Vol.45,No.2收稿日期:2023⁃12⁃05作者简介:韩如意(1992—),女,工程师,本科,主要从事铝合金加工工艺的研究及材料的开发。

联系电话:151********;E⁃mail:352617077@·性能研究·汽车用6111铝合金板材成形性和烤漆性研究韩如意,董刘颖,冯　哲,白云鹏,满瑞平,刘　迪,石　玲,韩瑞航,唐　强(辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳　111003)摘　要:通过对6111铝合金坯料沿与轧制方向分别呈0°、45°和90°取样进行力学性能测试,采用模拟软件进行成形极限曲线模拟,对比不同预时效与预应变下板材的成形性和烤漆硬化性。

结果表明6111铝合金板材具有各向异性,T4和T4P5态下与轧制方向呈0°时强度、应变硬化指数n 值及塑性应变比r 值均最高;T4P5态下板材成形性最好,其强度最低,延伸率、n 值、r 值、△r 和成型极限值最大,屈强比最小。

6111铝合金板材具有良好的烤漆硬化性能,与T4P5态相比其屈服强度提高了97MPa ,2%塑性预应变处理后板材烤漆硬化性能再提高22MPa 。

关键词:6111铝合金;成型极限;成形性;烤漆硬化性中图分类号:TG166　文献标志码:A 文章编号:1673⁃4971(2024)02⁃0026⁃04Study on the Formability and Paintability of 6111Aluminum Alloy Sheet for AutomobileHAN Ruyi,DONG Liuying,FENG Zhe,BAI Yunpeng,MAN Ruiping,LIU Di,SHI Ling,HAN Ruihang,TANG Qiang(Liaoning Zhongwang Group Co.,Ltd.,Liaoyang 111003,Liaoning,China)Abstract :The mechanical properties of 6111aluminum alloy billets were tested by taking samples along the rolling direction at 0°,45°and 90°,respectively,and the fitted forming limit curve was carried out by simulation software.The formability and paint hardening of sheet were compared under different pre⁃aging and pre⁃strain conditions.The results showed that the 6111aluminum alloy sheet had anisotropy,and the strength,strain hardening index n value and plastic strain ratio r value were the highest in the T4and T4P5states with the rolling direction at 0°.In the T4P5state,the sheet had the best formability,with thelowest strength,the largest elongation,n value,r value,△r and forming limit value,the smallest yield ratio.The 6111aluminum alloy sheet had good paint hardening performance,with the yield strength in⁃creased of 97MPa compared to T4P5state.After 2%plastic pre⁃strain treatment,the paint hardening per⁃formance of the sheet was further increased by 22MPa.Keywords :6111aluminum alloy;forming limit;formability;paint hardening 可热处理强化的6xxx 系铝合金板材由于具有高的比强度、良好的成形性及烤漆硬化能力和抗蚀易回收等特点而成为理想的轻质汽车车身板材料,其中6111合金汽车板材由于具有极高的强度而备受欧美国家的青睐[1]。

铝合金的时效强化是如何进行和完成的经淬火后的铝合金强度、硬度随时间延长而发生显著提高的现象称之为时效，也称铝合金的时效硬化。

这是铝合金强化的重要方法之一。

由定义可知，铝合金时效强化的前提，首先是进行淬火，获得饱和单相组织。

在快冷淬火获得的固溶体，不仅溶质原子是过饱和的，而且空位(晶体点缺陷)也是过饱和的，即处于双重过饱和状态。

以Al -4%Cu合金为例，固溶处理后，过饱和α固溶体的化学成分就是合金的化学成分，即固溶体中钢含量为4%。

由Al-Cu 相图可知，在室温平衡态下，α固溶体的含铜量仅为0.5%，故3.5%Cu过饱和固溶于α相中。

当温度接近纯铝熔点时，空位浓度接近10-3数量级，而在常温下，空位浓度为10-11数量级，二者相差10-8级。

经研究可知；铝合金固溶处理温度越高，处理后过饱和程度也越大，经时效后产生的时效强化效果也越大。

因此固溶处理温度选择原则是：在保证合金不过烧的前提下，固溶处理温度尽可能提高。

固溶处理后的铝铜合金，在室温或某一温度下放置时，发生时效过程。

此过程实质上是第二相Al2Cu从过饱和固溶体中沉淀的过程。

这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散型的固态相变。

它依下列顺序进行：a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相G.P区就是指富溶质原子区，对Al-Cu合金而言，就是富铜区。

铝钢合金的G.P区是铜原子在(100)晶面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。

它没有完整的晶体结构，与母相共格。

200℃不再生成G.P 区。

室温时效的G.P区很小，直径约50A，密度为1014-1015/mm3，G.P 区之间的距离为20-40 ?。

130℃时效15h后，G.P 区直径长大到90 ?，厚为4-6 ?。

温度再高，G.P区数目开始减少。

它可以在晶面处引起弹性应变。

θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且铜、铝原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。

在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P 区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。

铝合金时效强化工艺的设计与研究的开题报告一、选题背景及研究意义随着现代工业的发展，铝合金材料因其良好的物理力学性质和较高的强度密度比而得到广泛应用。

然而，铝合金的力学性能仍有一定的提升空间。

时效强化是其中一种提升铝合金力学性能的有效方法，其主要原理是通过在高温下加热，使铝合金中的合金元素溶解和扩散，然后在适当的温度和时间内使其重新形成新的相结构，从而提高材料的力学性能，特别是强度和硬度。

因此，铝合金时效强化工艺的设计与研究对于提升铝合金的力学性能、促进铝合金应用具有重要的意义。

二、研究内容及方法本研究的主要内容是：1. 分析不同元素对铝合金时效强化的影响，重点研究Cu、Mg、Zn等元素的时效强化效果和机制；2. 研究不同温度、保温时间对铝合金时效强化的影响，优化铝合金时效强化工艺；3. 基于先进的试验技术和数值仿真技术，探究铝合金时效强化的热力学、动力学及组织演化规律。

为实现上述内容，本研究将采用以下方法：1. 通过文献调研和实验测试，分析不同元素对铝合金时效强化的影响及机制；2. 选择常用的Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg-Cu等铝合金作为研究对象，进行不同温度、保温时间下的时效强化试验，并通过材料测试设备检测导电率、硬度、强度等物理力学性能；3. 利用金相显微镜、扫描电镜等显微技术观察时效强化铝合金的组织演化，同时借助有限元分析等数值仿真技术对热传递、组织演化等过程进行模拟分析。

三、研究预期结果通过本研究，预期可以得到以下结果：1. 在系统分析铝合金时效强化机理的基础上，揭示不同合金元素对于铝合金时效强化性能的影响规律，拓展了铝合金材料的材料基础知识；2. 优化铝合金时效强化的工艺参数，提高铝合金的力学性能；3. 通过数值仿真技术，深入探究铝合金时效强化过程中的热力学和动力学规律，为更深入的研究提供基础和参考。

综上所述，本研究将对提升铝合金材料的力学性能、促进其应用发展具有重要意义。

世界有色金属 2016年 12月上144新型铝合金6111材质汽车车架结构设计分析席小松1，马永辉1，刘良军2（１．沈阳理工大学　汽车与交通学院，辽宁　沈阳　１１００００２．沈阳理工大学材料科学与工程学院，辽宁　沈阳　１１００００）摘 要：设计车架需要考虑三个因素：一是强度，二是轻量，三是美观。

铝合金是用于设计车架最常见的材质，优点在于重量轻和刚性表现最佳，但是很容易传达地面的振动，造成骑乘舒适性不佳，本文将展开新型铝合金６１１１材质汽车车架结构设计分析研究。

关键词：铝合金６１１１；汽车车架；结构设计中图分类号：ＴＦ１４６．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）２３－０１４４－２The new frame structure design and analysis of 6111 aluminum alloy material carXI Xiao-song 1,MA Yong-hui 1,LIU Liang-jun 2（１．Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉｇｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ａｎｄ　ｔｒａｆｆｉｃ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉｇｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒａｍｅ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ｔｈｒｅｅ　ｆａｃｔｏｒｓ：　ｏｎｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｉｓ　ａ　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，　３　ｉｔ　ｉｓ　ｂｅａｕｔｉｆｕｌ．Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒａｍｅ，　ｉｓ　ｌｉｇｈｔ　ｗｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｂｅｓｔ　ｒｉｇｉｄｉｔｙ，　ｂｕｔ　ｉｔ＇ｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｃｏｎｖｅｙ　ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ，　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｐｏｏｒ　ｒｉｄｉｎｇ　ｃｏｍｆｏｒｔ，　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｗｉｌｌ　ｏｐｅｎ　ｎｅｗ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍａｔｅｒｉａｌ　６１１１　ａｕｔｏ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Keywords: Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　６１１１；Ｃｈａｓｓｉｓ　ｆｒａｍｅ；Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ1 新型铝合金6111材料铝合金是铝材加入各种金属元素合成的。

实验一铝合金时效硬化曲线的测定一、实验目的1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。

2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。

3. 加深对时效强化及其机理的理解。

二、实验原理淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。

淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。

铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。

室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。

固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。

图1-1 固溶时效处理示意图从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。

下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相G.P区就是指富溶质原子区。

是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。

它没有完整的晶体结构，与母相共格。

在一定温度上不再生成G.P区。

室温时效的G.P区很小。

在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增加。

温度升高，G.P区数目开始减少。

θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。

在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。

θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。

θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。

θ相是平衡相，为正方有序结构。

由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。

这也就意味着合金的硬度和强度下降。

《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、机械制造等领域得到了广泛应用。

6061铝合金作为典型的可热处理强化合金，其应力时效组织与性能的研究对于提高材料的综合性能具有重要意义。

本文以6061铝合金为研究对象，通过对其应力时效组织与性能的深入研究，旨在揭示其组织结构与性能之间的关系，为实际生产与应用提供理论依据。

二、材料与方法2.1 材料制备实验所采用的6061铝合金材料为市售标准合金，经过适当的铸造、热处理和加工过程得到实验所需的各种样品。

2.2 实验方法（1）组织观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对6061铝合金的应力时效组织进行观察和分析。

（2）力学性能测试：对不同条件下处理得到的样品进行拉伸、压缩、硬度等力学性能测试。

（3）电导率测试：采用电导率测试仪对材料的导电性能进行测试。

三、结果与分析3.1 应力时效组织观察通过金相显微镜、SEM和TEM观察发现，6061铝合金在应力时效过程中，晶界处出现大量析出相，且析出相的种类和数量随应力时效时间的延长而发生变化。

同时，晶内也出现明显的位错和亚结构变化。

3.2 力学性能分析实验结果表明，随着应力时效时间的延长，6061铝合金的强度和硬度逐渐提高，而延伸率则有所降低。

这主要是由于应力时效过程中析出相的增多和晶内位错密度的增加所导致的。

此外，材料的抗拉强度和屈服强度也表现出明显的时效硬化现象。

3.3 电导率变化在应力时效过程中，6061铝合金的电导率呈现出先升高后降低的趋势。

这主要是由于在时效初期，晶界处析出相的增多有助于提高电子的传导能力；而随着时效时间的延长，析出相的长大和粗化导致电导率降低。

四、讨论通过对6061铝合金应力时效组织与性能的研究，我们发现其组织结构与性能之间存在着密切的关系。

在应力时效过程中，析出相的种类、数量和分布对材料的力学性能和电导率具有重要影响。

汽车用6111铝合金板材力学性能和织构研究针对汽车用6111铝合金板材力学性能和织构研究，本文以研究其特性指标为目的，从材料牌号、特性指标、织构研究等多方面深入讨论6111铝合金板材的力学性能及其结构，以期增强对6111铝合金板材的了解，为该板材技术和应用提供科学依据。

首先，我们介绍6111铝合金板材的牌号和特性指标。

6111铝合金板材的牌号为A1060，属于2XXX系铝合金板材，主要由铝、锰、铬、铝等多种金属元素所组成。

6111铝合金板材的基本特性包括低密度、良好的塑性和韧性、较高的耐热性、较好的电磁性、抗腐蚀性和可焊性，伸长率较大，强度和密度较高，延展性好，冲击韧性较高，是目前应用较为广泛的汽车用材料。

其次，本文从实验室测试结果出发，分析6111铝合金板材力学特性指标，尤其是抗拉强度、抗压强度、屈服强度和弹性模量等参数，以及其他特殊参数如冲击韧性、焊接性、迭力曲线及由其导出的各种材料力学参数。

通过实验室测试，发现6111铝合金板材在抗拉强度、抗压强度、屈服强度的值分别为 195MPa、166MPa和165MPa，而其弹性模量则在68.7GPa以上，冲击韧性较好，抗腐蚀性也较强，焊接性能良好，缺点是热变形性差。

最后，本文通过金相组织实验对6111铝合金板材的细观组织及结构进行研究。

实验结果表明，6111铝合金板材基体组织以α-Fe 溶解的形式出现，其中含有双斜尖晶粒等细观组织，使板材具有较高的抗拉强度、抗压强度和韧性等特性，满足汽车的要求。

综上所述，6111铝合金板材具有良好的力学性能、冲击韧性、抗腐蚀性和可焊接性，广泛应用于汽车用材料领域，可以满足汽车行业的特殊需求，反映出它牢固耐用、安全可靠、抗拉强度和弹性模量高等特点。

因此，本文研究6111铝合金板材力学性能和织构具有重要意义，能够为6111铝合金板材技术和应用提供科学依据。