晶粒组织对Al-Mg-Si合金性能的影响

本文制备了3种不同晶粒组织的Al-Mg-Si合金。通过拉伸试验和晶间腐蚀试验研究了晶粒组织对力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明，Al-Mg-Si合金的强度与耐蚀性能均与基体晶粒组织结构显著相关，亚晶界、变形组织含量较大的纤维晶粒组织试样强度较粗大的完全再结晶组织试样提高约35 MPa，但其耐晶间腐蚀性能较差。电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)观察结果表明，晶粒组织结构引起了合金内部析出相的析出行为产生显著差异，从而导致了相同合金成分的不同试样力学性能和耐晶间腐蚀存在显著差别。

Al-Mg-Si 系是一类可热处理强化合金，由于其较高的比强度、优异的成形性能、良好的可焊性及耐腐蚀性能，是轨道交通装备、汽车工业及建筑领域主要的轻量化材料[1] [2] [3]。Al-Mg-Si 系合金主要强化机制为析出强化，一般认为其时效析出序列为：过饱和固溶体 → G.P.区 → β''相 → β'相 → β 相[4] [5]。其中β''相为该系合金最主要的强化析出相，在峰值时效状态(T6) β''相大量析出、分布弥散，合金获得最高的强度，但其耐腐蚀性能则较过时效状态差，因此析出相的析出行为不仅显著影响合金的力学性能，而且对其耐腐蚀性能也产生显著影响[6] [7]。因而，调控析出相的析出行为，使合金强度和耐腐蚀性能得到最优匹配，是获得高综合性能Al-Mg-Si 合金的重要手段。

近年来，针对Al-Mg-Si 合金性能的调控机理与方法已有大量文献报道。文献[8] [9]研究固溶、时效制度对Al-Mg-Si 合金力学性能及腐蚀性能的影响，同时改善了合金力学性能与晶间间腐蚀敏感性；这些工作均通过优化时效工艺的方法调控合金时效析出行为，优化了合金综合性能。然而，这些工作仅从时效过程中纳米析出相析出行为的角度针对合金析出行为进行直接调控，并未考虑合金本身晶粒组织或亚结构对合金析出行为的影响。

因此，为了更直观地研究合金晶粒组织(包括晶粒组织或亚结构等)对Al-Mg-Si 系合金力学性能和耐腐蚀性能的影响，本工作通过调控6XXX 系铝合金处理工艺，制备了3 种不同晶粒组织结构的Al-0.5Mg-0.6Si 合金，采用拉伸性能、晶间腐蚀、电子背散射衍射及透射电镜等研究方法，研究了晶粒组织对力学性能及耐晶间腐蚀性能的影响。以期为该系列合金组织与性能调控方法的工程化应用提供有益参考。

2. 试验材料与方法 试验材料为某企业生产的10 mm 厚Al-Mg-Si 挤压型材， 其合金成分如表1 所示。

在型材上切取多块试样，分为3 组。第一组试样为10 mm 厚挤压型材冷轧至3 mm，再在535℃下固溶1 h 后，立即采用室温水淬火，获得完全再结晶组织，为便于描述，将改组试样记为A 组；第二组试样为10 mm 厚挤压型材在535℃下长时间(24 h)固溶，随后淬火，记为B 组；第三组试样直接取型材中心层3 mm，在535℃下保温1 h 后淬火，记为C 组。