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本文采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了6061铝合金在变形温度375-500℃、应变速率0.001-10s-1、最大变形量50%的条件下的高温压缩变形行为。分析了合金在高温变形过程中流变应力与应变速率和变形温度之间的关系，建立了6061铝合金高温变形的本构关系。根据材料动态模型，通过确定6061铝合金在不同变形温度及应变速率下的敏感性指数m、能量消耗效率η以及稳定性函数ξ（ε|.），计算并分析了6061铝合金的热加工图。对6061铝合金进行540℃固溶处理，在不同温度和不同保温时间进行时效处理，测定不同时效状态下合金的硬度，并进行金相组织分析以及TEM显微组织结构分析，分析了时效处理对6061铝合金力学性能以及显微组织的影响，并确定其最佳热处理时效工艺。并取得以下结论：6061铝合金的流变应力在应变速率增大时增大，在变形温度升高时降低。在本文试验参数下，Zener-Hollomon参数适用于描述该合金的流变行为，变形激活能为174.350kJ/mol，应力指数为6.63。通过热加工图的建立，找到了该合金热变形的流变失稳区，而且确立了试验条件参数下热变形过程的最优工艺参数：变形温度为375-400℃，应变速率为0.001-0.01s-1。合金经过固溶处理后晶粒中粗大的第二相粒子减少，出现大量细小弥散的第二相粒子，硬度得到很大的提高；经过时效处理后硬度得到进一步提高，时效温度为150℃和175℃时，硬度均随时效时间延长而增大；时效温度为200℃时，随时效时间延长硬度先升高，时效6小时后达到峰值硬度114.26HV，然后随时间延长硬度下降。在200℃时效3小时后析出大量细小的针状第二相；时效6小时后晶粒内部出现颗粒状和针状的第二相粒子，尺寸比时效3小时更大；时效7小时后第二相的形态与时效6小时的相似，但尺寸进一步增大。时效过程中晶界上析出粗大、不连续的第二相粒子，晶界附近出现晶界无析出带，并且随着时效时间延长其尺寸增大。