5052鋁合金微合金化及均勻化退火工藝研究.pdf

1、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(guó)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(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比,國(guó)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(duì)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(duì)鋁合金后續(xù)變形過(guò)程中組織和性能的均勻

2、性影響是非常大的。因此,針對(duì)各類合金的特點(diǎn)來(lái)具體設(shè)定其均勻化工藝,對(duì)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(duì)5052、5052+Er和5052+Sr三種合金鑄態(tài)以及

3、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(guò)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(guò)程形成非均質(zhì)核心,從而細(xì)化晶粒,

4、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(guò)對(duì)合金進(jìn)行不同制度的單級(jí)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(shí)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(huì)導(dǎo)致第二相粗大(575℃)甚至發(fā)生過(guò)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(duì)改善鑄態(tài)組織較為合適。
　　本實(shí)驗(yàn)還研究了均

5、勻化保溫時(shí)間對(duì)合金組織的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著保溫時(shí)間由12h延長(zhǎng)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(shí)間中30h是較為合適的保溫時(shí)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(shuō)明爐冷方式更有利于第二相充分析出。
　　對(duì)三組合金進(jìn)行不同雙級(jí)均勻化制度的熱處理試驗(yàn),優(yōu)化出560℃/30h+150℃/10h和56

6、0℃/30h+300℃/10h兩種雙級(jí)均勻化制度,經(jīng)560℃/30h+150℃/10h雙級(jí)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(guò)雙級(jí)均勻化處理的合金中富鐵相有明顯的球化趨勢(shì);經(jīng)過(guò)