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《重慶大學(xué)》 2014年

5052鋁合金微合金化及均勻化退火工藝研究

趙婧婧  

【摘要】：5XXX系鋁合金屬于不可熱處理強(qiáng)化型合金，具有比重小、比強(qiáng)度高、良好的耐蝕性、焊接性和易于加工成形等特點(diǎn)，是汽車制造業(yè)中的理想材料。隨著我國交通運(yùn)輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋁合金板材的需求量日益增大。但與國外先進(jìn)技術(shù)水平相比，國內(nèi)生產(chǎn)的鋁合金其性能還有一定差距，主要原因之一就是變形性能的不均勻性，這與合金的組織均勻性密切相關(guān)。 目前，對5XXX鋁合金的均勻化工藝的研究并不系統(tǒng)，然而事實(shí)上均勻化工藝對鋁合金后續(xù)變形過程中組織和性能的均勻性影響是非常大的。因此，針對各類合金的特點(diǎn)來具體設(shè)定其均勻化工藝，對鑄錠均勻化處理進(jìn)行深入和系統(tǒng)的研究是非常必要的。 5052鋁合金是5XXX系鋁合金中應(yīng)用范圍最廣的合金之一。本論文以5052鋁合金作為試驗(yàn)合金，分別添加Er、Sr兩種合金元素微合金化，采用金相（OM）、差熱分析（DSC）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、能譜分析（EDS）、顯微維氏硬度等實(shí)驗(yàn)手段對5052、5052+Er和5052+Sr三種合金鑄態(tài)以及不同均勻化制度熱處理后的顯微組織及性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期改善5052鋁合金的組織均勻性，并采用典型均勻化工藝的5052+Er合金進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)研究其板材性能。 研究結(jié)果表明，5052合金鑄態(tài)組織主要由α-Al和針狀或漢字狀富鐵相構(gòu)成，第二相尺寸超過100μm，合金中存在大量枝晶組織。添加微量Er元素后組織明顯細(xì)化。Er在鋁合金中存在形式主要有兩種：一是固溶到基體中，二是生成Al3Er相，在凝固過程形成非均質(zhì)核心，從而細(xì)化晶粒，凈化熔體。Er的添加使得鑄態(tài)合金硬度值略有下降，塑性顯著提高。 通過對合金進(jìn)行不同制度的單級均勻化熱處理發(fā)現(xiàn)，5052鋁合金中難溶第二相主要為富鐵相，當(dāng)均勻化溫度為500℃以下富鐵相形態(tài)變化不大；均勻化溫度為560℃時針狀富鐵相熔解，變?yōu)殒湢�，，形態(tài)發(fā)生明顯改變。但溫度繼續(xù)升高會導(dǎo)致第二相粗大（575℃）甚至發(fā)生過燒（590℃）。因此本文作者認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)的均勻化溫度中，560℃對改善鑄態(tài)組織較為合適。 本實(shí)驗(yàn)還研究了均勻化保溫時間對合金組織的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著保溫時間由12h延長至30h，合金中第二相未發(fā)現(xiàn)明顯粗化現(xiàn)象，因此在本課題所設(shè)定的均勻化保溫時間中30h是較為合適的保溫時間。 實(shí)驗(yàn)中我們分別采用了爐冷和空冷兩種均勻化冷卻方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用爐冷退火的組織中第二相含量相較空冷組織更多，并且分布均勻，說明爐冷方式更有利于第二相充分析出。 對三組合金進(jìn)行不同雙級均勻化制度的熱處理試驗(yàn)，優(yōu)化出560℃/30h+150℃/10h和560℃/30h+300℃/10h兩種雙級均勻化制度，經(jīng)560℃/30h+150℃/10h雙級均勻化處理后，第二相分充分析出且分布均勻；在560℃/30h+300℃/10h均勻化后硬度值較低為38HV，有利于后續(xù)變形。 5052+Er合金采用560℃/30h、560℃/30h+150℃/10h以及560℃/30h+300℃/10h三種典型的均勻化制度熱處理后進(jìn)行TEM觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過雙級均勻化處理的合金中富鐵相有明顯的球化趨勢；經(jīng)過560℃/30h+300℃/10h均勻化的合金中含有大量Al-Zr-Er球狀相。 隨后我們對這三種典型均勻化制度的5052+Er合金進(jìn)行熱軋，總壓下量為73%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)560℃/30h均勻化的合金熱軋后在沿軋制方向具有更高的延伸率48%；而兩種雙級均勻化處理的合金軋制后屈服強(qiáng)度平均為80MPa，抗拉強(qiáng)度為180MPa，延伸率為30%以上。經(jīng)過雙級均勻化處理的合金塑性各向異性小，合金具有良好的綜合力學(xué)性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG166.3;TG339
【目錄】：

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