摘 要：对经过固溶时效处理的6061铝合金在室温下进行了4道次挤压。采用光学显微镜分析了试样ECAP变形前后的显微组织" />
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6061铝合金ECAP变形后的微观组织和硬度
　　摘 要：对经过固溶时效处理的6061铝合金在室温下进行了4道次挤压。采用光学显微镜分析了试样ECAP变形前后的显微组织变化，采用洛氏硬度计对6061合金ECAP变形前后进行了硬度测试。结果表明：ECAP工艺不仅能够细化6061铝合金晶粒，而且可提高6061铝合金硬度，经过2道次挤压后，合金洛氏硬度有了较明显的提高，但在随后道次的变形中，合金的洛氏硬度呈缓慢的下降趋势，并且随着变形道次的增加，挤压试样的各部分洛氏硬度值趋于一致，挤压试样各部分变形趋于均匀。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-6860338.htm　　关键词：6061铝合金；等通道转角挤压；晶粒细化；洛氏硬度 　　等通道转角挤压（equal channel angular pressing，简称ECAP）是一种能使多晶金属试样产生强烈塑性变形以实现晶粒细化的技术 [1，2]。相对传统金属材料塑性加工工艺而言，由于材料的横截面面积和截面形状在ECAP变形过程中不会改变，因而可以实现材料的反复定向、均匀剪切变形，在获得大变形量同时又能使材料晶粒组织得到显著细化 [3-7]。由于ECAP 能有效地细化材料晶粒， 制备大块超细晶材料， 因而目前该工艺受到材料科学界的普遍关注。 　　6061 铝合金属于热处理可强化合金，具有良好的可成型性、良好的抗腐蚀性、可焊接性。广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶等。本文以6061铝合金为研究对象，在室温下进行等通道转角挤压，分析挤压行为，研究6061铝合金挤压前后微观组织和硬度变化。 　　1 实验过程与方法 　　1.1 模具介绍 　　等通道转角挤压工艺和模具示意图如图1所示，变形通道的内转角Φ为90°，外转角为0°。 　　1.2 实验材料 　　实验所用材料是商用6061铝合金，将材料加工成15×15×65mm的方料，首先对试样进行固熔时效热处理。固熔时效热处理规范如下：530℃ 1h+水淬，180℃ 8h+炉冷。加工炉选普通的电阻炉。对热处理后的试样进行ECAP 4道次挤压实验，挤压路径取C路径，挤压速度取4mm/s，挤压过程中采用MoS2进行润滑以减小摩擦对变形的不利影响。对每一挤压道次试样和1个原始试样磨试样，进行金相显微组织观察和分析，同时采用洛氏硬度计测量挤压后试样的表面硬度。 　　2 实验结果与分析 　　2.1 挤压工艺对材料的显微组织的影响 　　图2（a）为未经过挤压6061铝合金试样在经过固熔时效热处理后的金相组织图。可以看出经过固熔时效热处理后，试样晶粒呈相对粗大的近似等轴分布。图2（b）为材料在20℃下经路径C一次挤压后的金相组织图，和未挤压试样组织图相比，经过路径C一次挤压后的金相组织挤压1次后，晶粒被挤碎拉长，晶粒细化非常明显，但由于剪切变形的不均匀性，晶粒大小不均。图2（c）为材料在20℃下经路径C二次挤压后的金相组织图，可以看出，经过2道次挤压后，晶粒沿剪切变形方向拉深变长，晶粒呈条带状排列，晶粒细化效果更加明显。图2（d）为材料在20℃下经路径C三次挤压后的金相组织图，可以看出，3次挤压后，晶粒沿剪切方向进一步拉深变长，晶粒呈条带状排列。图为2（e）材料在20℃下经路径C三次挤压后的金相组织图，可以看到，挤压4道次后，经过强烈塑性变形后，晶粒得到显著细化，晶粒内位错明显减少， 晶粒沿剪切方向进一步拉深变长，晶粒呈明显的条带状排列，并且拉长的晶粒宽度变细，形成大量的排列很密的长条状组织。说明经过挤压后，由于剪切变形作用，材料的晶粒得到细化，而晶粒大小直接影响到材料的塑性，经过4次挤压后的材料的晶粒最小，最均匀，同时从金相照片中我们可以清楚的看到一些黑点，初步推测其可能为基体中的第二相沉淀，但这需要进一步的研究。 　　这种结果的出现和塑性变形过程中位错的增殖、湮灭及回复作用是分不开的。变形不大时，位错密度较小，金属基体内积聚的内能也较小，这时期位错湮灭速度要小于增殖速度，回复作用不是很明显，从总的效果看位错在增加，位错密度在增大，晶粒细化作用较明显。当变形量达到一定程度后，位错的增殖和湮灭达到动态平衡，同时随着内能的增加回复作用逐渐明显，再挤压时晶粒的大小和纵横比基本上不再变化。但在变形的过程中由于相邻晶粒间的相互作用，晶粒还要发生转动，因此晶粒间的晶界取向差会继续大，大角度晶界的数量持续增加。6061铝合金试样ECAP变形后晶粒内部会出现高密度位错，这些高密度位错会促使合金组织动态再结晶，从而实现晶粒细化。在变形初始阶段，塑性变形会导致分布杂乱的高密度位错缠结，相互缠结的位错间有较大的应力场，从而会导致位错间相互作用并重排，形成胞状结构。随着变形量的增加，位错胞数量增加，尺寸减小，胞内几乎不存在位错，胞壁的位错密度会增加。当位错胞尺寸达到极小值时，变形量的进一步增加不会使其尺寸减小。随后若继续进行ECAP变形，引起位错的交滑移，发生动态回复过程。之后随着变形量的不断增加，胞壁位错的缠结不断地凝集，进一步演化成清晰的小角度的亚晶界或大角度晶界，从而细化合金晶粒[8]。 　　2.2 挤压工艺对材料硬度的影响 　　对于挤压后试样， 取试样横截面上洛氏硬度平均值进行比，同一试样选择3个不同位置（如图3所示）测量硬度，取平均值为最终结果，且将测得的值填入表1。对合金洛氏硬度随挤压道次增加而变化的关系如图4所示，由图4可见，挤压前合金的洛氏硬度为69.2 ，合金硬度经2道次挤压后洛氏硬度有了较大幅度的增加。经2道次挤压后的试样洛氏硬度达到79，与未挤压试样相比提高了11.7%。随后合金洛氏硬度随着挤压次数的增加反而缓慢下降，在经过4道次挤压变形后，合金洛氏硬度为71.8。但是与未挤压时的洛氏硬度，还是提高了3.7%。同时我们还可以从表中数据看到，随着挤压道次的增加，试样上所取的3个测试点的硬度都趋于一致，如挤压道次为4时，测试点1的洛氏硬度为71，测试点2的洛氏硬度为72，测试点3的洛氏硬度为72.5，因此我们可以得出结论随着变形道次的增加，挤压件的各部分变形趋于均匀。
　　6061合金经2道次挤压变形后，材料尚处于变形初期，此时材料内部晶界所占比例较大， 而亚晶比例不大，晶格的畸变能也随之升高， 晶界会严重阻碍位错的运动， 从而使位错在晶界处不断塞积缠绕。因此合金经变形初期的2道次挤压后，晶粒得到明显细化， 同时会产生加工硬化， 使得硬度大幅度提高。此后随着挤压道次的增加， 位错数量会越来越多， 但同时也容易会被晶界堆积、吸收、湮灭， 使得材料中出现细小的亚晶组织或大角度晶界，使得位错密度并不会急剧增加 而是基本保持在某一相对稳定的水平上， 此时应变硬化作用和应变软化作用同时存在，并且应变软化作用要略大于应变硬化作用，故ECAP变形2～4道次变形后合金洛氏硬度呈缓慢下降趋势。 　　3 结论 　　（1） 试样晶粒随挤压次数的增加而减小，但由于变形程度不同，同一试样的不同部位晶粒大小及形态还是有比较大的差异。 　　（2） 经过2道次挤压后，合金洛氏硬度有了较明显的提高，但在随后道次的变形中，合金的洛氏硬度呈缓慢的下降趋势，这与变形后期位错很容易在晶界处堆积、吸收、湮灭有关，并且随着变形道次的增加，挤压试样的各部分洛氏硬度值趋于一致，挤压件各部分变形趋于均匀。 　　参考文献： 　　[1]索涛，李玉龙等.径通道挤压中晶粒细化影响因素的研究进展[J].材料科学与工程学报，）：132-137. 　　[2]于彦东，周浩.MB15合金等通道转角挤压组织模拟和实验分析[J]. 中国有色金属学报，）：296-302. 　　[3]Valiev R Z，Islamgaliev R K，Alexandrov I V.Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation[J].Progress in Materials Science .2000（45）：103-189. （下转第21页） 　　（上接第19页） 　　[4]Segal V M. Materials processing by simple shear[J].Materials Science and Engineering A， ：157-164. 　　[5]Valiev R Z. Structure and mechanical properties of ultrafine grained metals [J]. Materials Science and Engineering A ，1997， A234-236：59-66. 　　[6]Iwahash Y，Horita Z ，Nemoto M，et al. The process of grain refinement in equal-channel angular pressing [J]. Acta Mater ，1998 ，46（9） ：. 　　[7]Furukawa M ，Horita Z ，Nemoto M， et al. Review processing of metals by equal channel angular pressing [J]. Journal of Materials Science， 35-2843. 　　[8]刘永波.Al-Mg-Mn合金ECAP变形组织和性能的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006. 　　作者简介：王明华（1986-），男，江西萍乡人，助教，硕士研究生，研究方向：金属材料及成型工艺。
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热门问答123456789101112131415161718192021222324252627282930铝牌号的不同点及热处理工艺固溶与时效硬度分析和铝合金热处理炉的选择
铝牌号的不同及热处理工艺固溶与时效硬度分析及铝合金热处理炉的选择：
作者：邱先生 & QQ： &
6061：在6061规格铝合金中，铝合金元素占了97.9％，镁元素占了1％，矽元素占了0.6％另外还有加入了0.28％的铜与0.2％鉻（Chromium）。
7075：在7075铝合金中，主要的铝和锌金属元素分别占了90％和5.6％，其他则是镁元素占了2.5%,铜占了1.6％，鉻占了0.23％最后还有余数则是矽，锰，钛…等金属元素。
6061铝合金牌号经T6+人工时效热处理后的硬度为：70-90.
7075铝合金牌号经T6+人工时效热处理后的硬度为：65-85.
经以上数据分析，6060的热处理硬度稍微高于7075，所以6061在航空航天、医疗器材、自行车上广泛使用。而7075主要用于针对硬度不是很高要求的场所，例如：电饭煲（铝锅胆）、卫浴等。
（Tensile）
上表：的各种强度测量数据。
从上表中我们可以很清楚的看出，7075比起6061铝合金而言，在各方面的测量数据都要明显高出许多，而这主要是因为7075铝合金中，铝合金的含量比6061中含有的铝还少了近8％所的缘故（6061中含有97.9％的铝，而7075中则含有90％的铝）。因为，纯铝是一项非常软的金属元素。
金属的韧度（Temper）
采用合金的方式，可以改变金属本身的特性，使其变成另外一种物理特性完全不同的材质。而除了合金外，另外一种可以用来提高金属整体强度的方式，就是所谓的“热处理”。一般我们常听到的“淬火”就是“热处理”的一种，它是让金属在经由高温加热后，再进行急速冷却的方式来增加其强度。而一般用来说明金属在经由“热处理”后的特性，就是所谓的“韧度（Temper）”，这就要用到
铝合金快速固溶炉、淬火加硬炉。
一般描述金属“韧度”的方式，是采用不同的英文字母缩写来表示。在此我们列出几种常见的英文字母所代表的意义供你参考：
F：表示金属在经过加工处理后（包括：冷加工、热加工或铸造成形）就不再施以特别处理。
O：表示金属再经过“退火（Annealed）”的处理过程，至最低要求的强度水准。而一般经由“退火”的目的，是希望能使加工硬化的机件再度软化，并回复到要求的韧性，以增加材质的延展性与安定性，方便做更进一步的加工。
W：指使用“固溶热处理（Solution
Treatment）”并经由“自然时效（Natural
Aging）”的方式，来达到金属硬化的目的。而此热处理的方式，一般是使用在7XXX系列的铝合金，以提高其硬度。
H:表示经过加工变形的成品，这是一种不需要再经过额外热处理的过程，而能够提高材质本身强度的一种方式。
T：比上述的“F”、“O”或“H”等，更能强化材质韧性的一种热处理方式。而一般再“T”的字母后，都会再跟一个或一个以上的数字。如我们常听到的“T6”就是其中一种。
上述中的“固溶热处理”与“自然时效”都是硬化热处理的一种，而一般实用的析出硬化热处理程序，通常都会包括：固溶热处理、淬火与时效处理（Aging
Treatment）三种步骤。所谓的“固溶热处理”是指将合金内的材料完全升温到金属熔解，一般温度为530±℃；以便让所有溶质全部溶入在一起的过程;而“淬火”则是指将“固溶热处理后”的材料，迅速冷却以便获得更大的硬度的过程，这时就需要用到铝合金快速固溶炉；而“时效处理”则将“淬火”处理后的物体，放置在恒温的状态下，使其内部结构逐渐发生变化，并产生细致的析出物，而造成性质上的变化，此恒温若是在室温的状态下，则称为“自然时效”；而若在高温炉中进行，则称之为“人工时效”。此工艺设备就需要用到铝合金时效炉，Contact:，通常情况下使用T6型箱式铝合金时效炉，密封性能好；
在所有的遥控模型的应用上，我们常可看到采用“T6”热处理的铝合金。如果是使用“T6061－T6”热处理的铝合金，甚至可以让原本6061的材质，拥有比7075铝合金更高的“屈服力”与“张力”（参考下表），不过在“剪贴力方面，则比7075还低。因此，在采用“T6”热处理后，将可大幅度提升铝合金的“屈服力”与“张力”，但相对在“剪切力”的增加幅度则较小，而这种热处理的的技术，同样都适用在的材质上。
6061铝合金
7075铝合金
铝合金固溶+人工时效炉
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纯铝的硬度不高，比较软，但是合金就很硬了。通过加入不同的金属可以得到各种合金，，7075都是铝合金的型号。
6061是最普遍的铝材，轻，强度好，而且经济实惠。
7005是轻化铝材，强度不如6061，但是轻了很多，价格也高。
7075是最轻且强度最高的的铝材，价格也超级贵！7075的强度不亚于钢了。
另外还有就是Estane铝材，estane是--聚氨基甲酸乙酯，是一种弹性纤维，混合在铝材中，可以彻底解决铝合金的硬度过高的问题。还没见过有哪种esta
文章来源：原文地址：纯铝的硬度不高，比较软，但是合金就很硬了。通过加入不同的金属可以得到各种合金，，7075都是铝合金的型号。6061是最普遍的铝材，轻，强度好，而且经济实惠。7005是轻化铝材，强度不如6061，但是轻了很多，价格也高。7075是最轻且强度最高的的铝材，价格也超级贵！7075的强度不亚于钢了。另外还有就是Estane铝材，estane是--聚氨基甲酸乙酯，是一种弹性纤维，混合在铝材中，可以彻底解决铝合金的硬度过高的问题。还没见过有哪种estane铝材的车架价格低于7000人民币。主要用来做DH,目前知道的就只有Giant DH team了。DH comp是7075 T6,DH team是 7075 estane，外观一样，差别就跟XT与XTR一样，材料的本质差别。这也可以解释同样都是铝合金的车架，为什么便宜的只有几百，贵的就上好几千。最后，还有一个T6，是一种金属加工工艺，好像就是用强力压缩，使铝材达到高强度（铝的强度不高，没有钢材那么好，所以要强化）也可能是液压。其他材质：钢：& & 合金也有好几种，弹性不错。适合做细节零件，在微小零件上铝合金的强度就因为硬度而影响了。碳纤：&&轻，强度一般（但也够高了）压缩后的碳纤韧性介于钢与铝之间。价格还好。但即使不用，寿命也受时间影响镁合金：重量轻，强度还行，耐磨。用于碟刹碟片和减震。manitou的都是用镁合金做减震的套管。钛合金：不知道添加了什么，感觉上和钛的性质差了很多，很好也很贵。T6 是一种热处理工艺，为了使金属表面产生淬火层，达到更高的硬度。一次T6 热处理要花二十多个小时。补充一些东西：热处理，在进行T6热处理之前，一般是进行T4热处理，时间长度为十几个小时，之后出热处理炉，冷却，校形，再进入T6 热处理炉，做二十多个小时的T6热处理。之后出来再检查一下是否需要校正，不需要的就可以开始做图装，打标出厂了。其实热处理的种类非常多，像以前美利达帮闪电作的一款架子上面使用的是U7热处理工艺，那个的具体工艺流程就不知道了。车架的制作过程一般是厂家买来不同直径的圆形或者方形管材，然后上机器把直管压制成需要的弯曲度，如果要抽管也是上机器抽，如果是需要异型管材就用圆管或者方管用机器压出来，之后就是焊接，焊接分两道工序，第一道是用几个点焊把管材连接在一起，之后就是正式的用鱼鳞焊把车架牢固的焊接在一起，然后上台架校正，之后要用酸把车架表面的氧化层洗掉，然后就是T4，T6 的热处理工序了。如果是钛架，焊接就要用氩弧焊以保证质量了。钢的韧性好，一般运动车如果使用钢架都是使用铬钼钢，价格比较贵，更高级的钢材型号有653，853等等，那些钢材制成的钢架的价格就远比铝价贵了。但是钢架的弹性，可修复性都比一般的铝架好的多，就是太重了。碳纤维是一种复合材料，大致可分为：碳碳复合材料和碳氧复合材料，碳纤维的特点是韧性好，很多高级的碳纤维的产品的韧性可以达到让人瞠目结舌的程度，例如一根高端的碳纤把横，在厂家的测试机上可以被弯成像弓一般，而不断裂，当然机器上的力量和人手上的力量不是一个概念了。碳纤维材料只要用钢材的四分之一的重量就可以达到钢材的强度。而且易于塑形，适合在公路车架上面做出符合流体力学的外形来，而且更轻，吸收微小振动的性能也不逊于钢架。镁合金怎么能做碟片？镁合金的特性是，比铝合金轻，吸震性能好。所以适合做车架和前叉的外管，但是不耐磨，硬度稍差，所以不能做前叉内管。虽然镁合金不能做碟片，但是有过铝合金碟片的，是ALEX轮组上带的一对，表面淬火处理的很有意思，硬度很高，不知道到底是怎么做的。很漂亮的碟片。钛合金是在纯钛中掺入了很多不同种类的金属，有铝，钒等等等等，非常多，掺入不同的金属可以制造出特性差异极大的钛合金出来，纯钛因为太软所以不是很适合使用在受力较大的运动器械上。
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