轨道交通车辆用6005a合金板材时效析出及硬化行为研究【字数：11887】
摘 要摘 要作为可热处理强化铝合金，6005A铝合金被广泛的应用在轨道交通制造领域。近年来，其时效强化机制和析出相与其宏观力学性能之间的关系已经成为了重要的研究领域。本文从Al-Mg-Si-Cu系 6005A合金的微观组织角度出发，对合金时效态的力学性能、时效态的组织和析出元素进行了分析。目的是研究析出元素对析出相的影响，进一步分析T6时效处理工艺与6005A合金力学性能之间的关系，为探索合金时效处理的新工艺提供理论支持。试验中使用蔡司光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）对组织进行了观察，并使用X射线衍射仪（XRD）对合金表面进行了物相分析。本文研究得出的主要结论如下175℃×10h单级时效处理相比自然时效处理能让6005A合金板材拥有更高的强度、抗拉强度和更低的塑性。175℃×10h单级时效处理相比自然时效处理能降低基体中过剩Si元素对析出过程的影响，减少由过剩Si元素产生的不溶相和由Fe元素产生的有害杂质相。如果6005A合金样品中初始Si元素含量过高，那么175℃×10h单级时效处理能够更好的消除过多的Si元素对合金时效强化效果的影响。175℃×10h单级时效处理可以提高Cr、Cu、Mn元素的析出量，增加受其生成的有利相，提高6005A合金板材的硬度。关键词6005A合金；T6单级时效；析出相；过剩Si元素；XRD
目 录
第一章 绪论 1
1.1 轨道交通车辆用铝合金概述 1
1.1.1铝合金在轨道交通车辆制造中的重要性 1
1.1.2铝合金的分类 1
1.1.3铝合金在轨道交通中的应用 1
1.2 铝合金的强化方式 2
1.3 铝合金的沉淀强化热处理 2
1.3.1 固溶 3
1.3.2 淬火 3
1.3.3 时效 3
1.4 轨道交通车辆用铝合金国内外研究现状 4
1.4.1 轨道交通车辆用铝合金国内研究现状 4
1.4.2 轨道交通车辆用铝合金国外研究现状 5
1.5 6005A合金研究现状 6
1.6 本文的研究内容 7
第二章 材料制备和试验方法 8
2.1 材料制备 8
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.1 合金成分 8
2.1.2 固溶处理 8
2.1.3 时效处理 8
2.2 试验方法 9
2.2.1 光学显微镜观察 9
2.2.2 扫描电镜观察 10
2.2.3 硬度测试 10
2.2.4 拉伸性能测试 11
2.2.5 XRD图谱分析 11
第三章 实验数据分析 12
3.1 力学性能测试数据分析 12
3.1.1 硬度测试数据分析 12
3.1.2 拉伸测试数据分析 14
3.1.3 拉伸试样断口形貌分析 16
3.2 金相组织分析 19
3.2.1 光学显微镜观察数据分析 19
3.2.2 扫描电镜观察数据分析 21
3.3 XRD图谱物相分析 27
3.4 讨论分析 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
绪论
轨道交通车辆用铝合金概述
铝合金在轨道交通车辆制造中的重要性
如今，轨道交通车辆必须满足质轻、高速、节能、环保、安全等一系列重要指标。铝合金密度小，具有良好的力学性能和耐腐蚀性；同时，其涂装性能优异，易于进行表面防护处理，已经成为了当今轨道交通领域中重要的制造材料，被广泛地应用于高、中、低速轨道交通车辆的制造。铝合金在减重、降耗方面取得了令人瞩目的成效，也为简化生产过程中不必要的制造环节、提高我国轨道交通行业生产效率带来了巨大的效益。
铝合金的分类
铝合金分为变形铝合金与铸造铝合金两大类[1]。变形铝合金又可分为热处理不可强化与可强化型两类，前者包括AlMn系、AlMg系、AlSi系合金，即1XXX系、3XXX系、4XXX系、5XXX系、大部分8XXX系合金；后者包括AlCu、AlCuMg、AlMgSi、AlZnMg和AlZnMgCu系合金，即2XXX系、6XXX系、7XXX系和8XXX系少数合金。
可以根据运营速度将轨道交通车辆用车体铝合金分为三代[2]：第一代为常规合金6061、6063与5083铝合金，列车速度小于200 km/h，用于制造城市轨道车辆的车厢体；第二代合金是用于制造速度200 km/h ~350km/h高铁车辆箱体的，如6N01、7N01、5005、6005A、7003、7005铝合金等；第三代合金是用于制造速度350 km/h ~450 km/h高速列车车体的，其中包括正在改进和研发的合金，例如如含钪(Sc)的合金。
铝合金在轨道交通中的应用
可以将铝合金在轨道交通行业中的主要应用划分为以下三个方面：第一方面用来制造与车辆相关的基础设施；第二方面主要用来制造车体；第三方面则是用来制造车体相关配件和内部配套装备等（表11）。
表11 铝合金在轨道交通车辆中的部分应用[3]
远程车
地铁
地铁主路列车
城际铁路列车
高速列车
磁悬浮列车
货运列车
车轮
有
有
悬吊系
有
有
有
制动
有
有
牵引
有
有
有
有
有
有
车体
有
有
有
有
有
有
有
联挂车钩
有
有
有
有
有
有
有
内饰
有
有
有
有
有
有
火车头
锻件
铸件
纤维增强塑料
挤压件
铝基复合材料
夹层材料
目 录
第一章 绪论 1
1.1 轨道交通车辆用铝合金概述 1
1.1.1铝合金在轨道交通车辆制造中的重要性 1
1.1.2铝合金的分类 1
1.1.3铝合金在轨道交通中的应用 1
1.2 铝合金的强化方式 2
1.3 铝合金的沉淀强化热处理 2
1.3.1 固溶 3
1.3.2 淬火 3
1.3.3 时效 3
1.4 轨道交通车辆用铝合金国内外研究现状 4
1.4.1 轨道交通车辆用铝合金国内研究现状 4
1.4.2 轨道交通车辆用铝合金国外研究现状 5
1.5 6005A合金研究现状 6
1.6 本文的研究内容 7
第二章 材料制备和试验方法 8
2.1 材料制备 8
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.1 合金成分 8
2.1.2 固溶处理 8
2.1.3 时效处理 8
2.2 试验方法 9
2.2.1 光学显微镜观察 9
2.2.2 扫描电镜观察 10
2.2.3 硬度测试 10
2.2.4 拉伸性能测试 11
2.2.5 XRD图谱分析 11
第三章 实验数据分析 12
3.1 力学性能测试数据分析 12
3.1.1 硬度测试数据分析 12
3.1.2 拉伸测试数据分析 14
3.1.3 拉伸试样断口形貌分析 16
3.2 金相组织分析 19
3.2.1 光学显微镜观察数据分析 19
3.2.2 扫描电镜观察数据分析 21
3.3 XRD图谱物相分析 27
3.4 讨论分析 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
绪论
轨道交通车辆用铝合金概述
铝合金在轨道交通车辆制造中的重要性
如今，轨道交通车辆必须满足质轻、高速、节能、环保、安全等一系列重要指标。铝合金密度小，具有良好的力学性能和耐腐蚀性；同时，其涂装性能优异，易于进行表面防护处理，已经成为了当今轨道交通领域中重要的制造材料，被广泛地应用于高、中、低速轨道交通车辆的制造。铝合金在减重、降耗方面取得了令人瞩目的成效，也为简化生产过程中不必要的制造环节、提高我国轨道交通行业生产效率带来了巨大的效益。
铝合金的分类
铝合金分为变形铝合金与铸造铝合金两大类[1]。变形铝合金又可分为热处理不可强化与可强化型两类，前者包括AlMn系、AlMg系、AlSi系合金，即1XXX系、3XXX系、4XXX系、5XXX系、大部分8XXX系合金；后者包括AlCu、AlCuMg、AlMgSi、AlZnMg和AlZnMgCu系合金，即2XXX系、6XXX系、7XXX系和8XXX系少数合金。
可以根据运营速度将轨道交通车辆用车体铝合金分为三代[2]：第一代为常规合金6061、6063与5083铝合金，列车速度小于200 km/h，用于制造城市轨道车辆的车厢体；第二代合金是用于制造速度200 km/h ~350km/h高铁车辆箱体的，如6N01、7N01、5005、6005A、7003、7005铝合金等；第三代合金是用于制造速度350 km/h ~450 km/h高速列车车体的，其中包括正在改进和研发的合金，例如如含钪(Sc)的合金。
铝合金在轨道交通中的应用
可以将铝合金在轨道交通行业中的主要应用划分为以下三个方面：第一方面用来制造与车辆相关的基础设施；第二方面主要用来制造车体；第三方面则是用来制造车体相关配件和内部配套装备等（表11）。
表11 铝合金在轨道交通车辆中的部分应用[3]
远程车
地铁
地铁主路列车
城际铁路列车
高速列车
磁悬浮列车
货运列车
车轮
有
有
悬吊系
有
有
有
制动
有
有
牵引
有
有
有
有
有
有
车体
有
有
有
有
有
有
有
联挂车钩
有
有
有
有
有
有
有
内饰
有
有
有
有
有
有
火车头
锻件
铸件
纤维增强塑料
挤压件
铝基复合材料
夹层材料
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