试述时效Al-Mg-Si-Cu合金过饱和固溶体脱溶方式学术

论文导读：
摘要：Al-Mg-Si-Cu合金具有密度低、加工成形性能好、热处理后可获得中高强度的优点，由此在轻量化交通工具领域有很大的运用前景，这对实现节能减排有着及其重要的作用。Al-Mg-Si-Cu合金的性能主要与其在时效历程中形成的纳米尺寸析出相有关，因为这些嵌在铝基体中的析出相可以在材料发生变形时阻碍位错运动实现材料的强化。该类合金经固溶淬火处理后会形成过饱和固溶体，过饱和固溶体在不同时效温度下脱溶方式不同，以而影响析出相的种类、尺寸和分布，进而使材料性能不同。本论文采取显微硬度测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察，探讨了Al-Mg-Si-Cu合金180℃人工时效时的硬化行为、晶内和晶界处的析出行为，并对含Cu的四元Q′相进行了重点观察浅析，同时探讨了Al-Mg-Si-Cu合金自然时效时的硬化行为及其对人工时效的影响。结果表明：Al-Mg-Si-Cu合金的时效硬化效果与其Cu含量和Mg/Si含量比密切相关；Cu含量相同时，Mg/Si含量比越大硬化效果越好；Mg/Si含量比相同时，Cu含量越大硬化效果越好。Al-Mg-Si-Cu合金中有着两类Q′相，一类为惯习面为{100}Al或者{510}Al的板条状Q′相，另一类为与铝基体没有特定界面取向联系的杆状Q′相；杆状Q′相在长时间时效后会逐渐转化成截面沿510Al拉长的板条状Q′相。Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金在时效0.5h时析出针状initial-β″相，在时效5h时析出针状β″相和少量板条状L相，在时效120h时析出杆状Q′相(约占析出相总数的三分之二)和板条状Q′相。Al-1.13Mg-1.33Si-0.8Cu (wt.%)合金在时效120h时析出杆状Q′相(约占析出相总数的三分之一)和板条状Q′相。Al-0.42Mg-1.28Si-3.1Cu(wt.%)合金在时效48h时析出杆状Q′相、板条状Q′相和片状θ′相。Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金晶界处有着富Si相和Q相两类不连续分布析出相，它们的尺寸分别约为一微米和几十纳米；时效36h后晶内开始出现呈片状、球状或者棒状的粗大Si相，时效120h时有着晶界无析出带现象。在自然时效Stage Ⅰ (0-5h)，Mg和Si含量相同时，Cu含量越低硬化速率越快；Cu含量相同时，Mg/Si含量比最小的硬化速率最快；在Stage Ⅱ (5h之后)则反之。自然时效1h时，Al-Mg-Si-Cu合金的人工时效峰值硬度会降低3-4HV；自然时效24h、336h、720h时，其人工时效动力学会降低，而峰值硬度的出现时间和大小会随Mg/Si含量比的转变不同。关键词：Al-Mg-Si-Cu合金论文析出相论文人工时效论文自然时效论文晶界论文微观结构论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-21

1.1 Al-Mg-Si-Cu 合金的运用背景10-11

1.2 Al-Mg-Si-Cu 合金的强化机制11-12

1.3 Al-Mg-Si-Cu 合金的析出相以及析出顺序12-16

1.3.1 不含 Cu 的三元 Al-Mg-Si 合金12-14

1.3.2 Al-Mg-Si-Cu 四元合金14-16

1.4 Al-Mg-Si-Cu 合金的时效硬化16-17

1.5 晶界析出相和晶内粗化析出相对合金性能的影响17-18

1.6 Al-Mg-Si-Cu 合金的自然时效及其对后期人工时效的影响18-20

1.7 本论文的探讨目的和内容20-21

第2章 实验策略21-26

2.1 实验合金制备和热处理工艺21-22

2.

1.1 实验合金制备21-22

2.

1.2 热处理工艺22

2.2 实验探讨策略及相关设备22-26

2.1 显微硬度测试22-23

2.2 电子显微镜观察和能谱浅析23-26

第3章 Al-Mg-Si-Cu 合金的时效析出和硬化行为26-41

3.1 引言26

3.2 合金成分对 Al-Mg-Si-Cu 合金时效硬化行为的影响26-28

3.3 合金成分对 Al-Mg-Si-Cu 合金时效析出行为的影响28-40

3.1 B 合金的时效析出行为28-35

3.2 A 合金的时效析出行为35-38

3.3 D 合金的时效析出行为38-40

3.4 本章小结40-41

第4章 Al-Mg-Si-Cu 合金晶界和晶内析出相的粗化规律41-51

4.1 引言41

4.2 晶界析出相和晶内粗化析出相的演变41-42

4.3 过时效状态试样中的晶界析出相42-45

4.4 过时效状态试样中的晶内粗化析出相45-论文导读：

48

4.5 浅析讨论48-49

4.6 本章小结49-51

第5章 Al-Mg-Si-Cu 合金的自然时效及其对人工时效的影响51-60

5.1 引言51

5.2 合金成分对 Al-Mg-Si-Cu 合金自然时效的影响51-55

5.3 自然时效时间和 Mg/Si 含量比对“自然时效负面作用”的影响55-59

5.

3.1 自然时效时间对“自然时效负面作用”的影响55-57

5.

3.2 Mg/Si 含量比对“自然时效负面作用”的影响57-59

5.4 本章小结59-60
结论60-62
参考文献62-67
致谢67-68
附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）68