论文部分内容阅读
本文通过对新型5E06含铒铝合金均匀化退火、热加工、冷加工及稳定化退火等工艺过程研究,系统总结了5E06合金典型加工状态下的性能与组织结构,归纳了5E06合金特征强韧化组织形成及演变规律,为开发更高强度级别的5E06含铒铝合金奠定基础。主要研究内容及结果如下: 1.研究5E06合金均匀化退火工艺,工业应用半连续水冷模铸造条件下,Er元素在5E06合金铸态中可形成过固溶体,另有部分Er在晶界偏聚形成粗大化合物。固溶在铝基体中的Er,Zr微合金元素在随后的均匀化退火过程中生成Al3(ZrxEr1-x)粒子;280℃、470℃、510℃三个温度均匀化退火,随均匀化退火温度升高,Al3(ZrxEr1-x)粒子析出密度降低,粒子长大速度加快;280℃、470℃温度均匀化退火,在2-500h退火时间内,随退火时间延长,Al3(ZrxEr1-x)粒子的生长粗化符合LSW理论规律;510℃较高温度均匀化退火,2-100h退火处理,随退火时间延长,Al3(ZrxEr1-x)粒子的生长粗化仍符合LSW理论规律,粒子生成速度比280℃、470℃低温退火明显加快;但在510℃较高温度继续长时间退火100-500h,随退火时间延长,Al3(ZrxEr1-x)粒子尺寸基本不变,粒子平均直径65 nm左右。 280℃低温均匀化退火,Al3(ZrxEr1-x)粒子均匀析出生长,在晶内弥散分布;470℃、510℃较高温度均匀化退火,Al3(ZrEr1-x)粒子呈线性析出生长,在晶内呈线性非均匀分布;开发280℃/10h+470℃/20h双级均匀化退火工艺,280℃低温退火有利于Al3(ZxEr1-x)粒子均匀析出生长,470℃高温退火有利于主合金元素的均匀扩散分布,相比常用470℃/20h单级均匀化退火,双级均匀化退火样品中Al3(ZrxEr1-x)粒子分布更加弥散均匀。 2.研究5E06合金热变形工艺,通过单轴压缩试验,获得5E06合金应力应变曲线,结果表明5E06合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。5E06合金在300-500℃,应变速率为0.001-50s-1时的流变行为可以用含Z参数的指数方程来表征。5E06合金弥散分布的第二相粒子抑制高温变形中动态再结晶,变形过程中主要发生动态回复机制,可以用Z参数表征变形亚晶尺寸与Z参数的关系:l/d=1.725+0.088lnZ;5E06合金高温变形亚晶形成的临界变形量随温度的升高而减小,随变形速率的升高而增大。 5E06合金50%压下量/250-500℃单道次热轧,350℃以上热轧,热轧板延伸率较高(约20%),延伸率及拉伸强度维持基本不变;350℃以下热轧,轧制温度越低,热轧板延伸率也降低,但拉伸强度能得到提高,有利于合金强化;随轧制温度升高,热轧板样品中2-5°小角度取向差界面长度及比例增加,>15°大角度界面长度及比例减少,大角度界面平均间距大幅增加,这可能是由于随热轧温度升高,样品内部动态回复及再结晶程度增大所致。5E06合金350℃/30-65%压下量单道次热轧,随压下量增加,热轧板材拉伸强度增加,延伸率降低;随压下量增加,样品中>2°取向差界面长度增加,其中2-5°小角度界面长度增加最多。 开展生产条件下5E06合金热加工实验,制定了合理的热加工工艺参数,热轧工艺:400-460℃热轧开坯,终轧温度200-250℃,合理分配20-30道次压下量,完成生产条件下5E06合金300mm厚铸锭热轧为1500mm×10-40mm热轧板板材实验;热挤压工艺:热挤压温度450±10℃,挤压速度0.3-0.6米/分钟,挤压比5,完成生产条件下5E06合金φ500×1000mm铸锭热挤压为320mm宽×35mm厚壁板实验。国内铝加工企业开展5E06合金工业规模板材轧制试验,统计新研制5E06合金板材综合成品率比5A06合金提高约20%。 3.研究5E06合金冷变形一退火工艺,通过对5E06铝板晶间腐蚀性能及显微组织的研究发现,5E06铝合金晶间腐蚀性能与晶界析出的β相形态密切相关。冷变形(25%-80%)5E06铝板经过120℃/2h稳定化退火,晶界仅有极少量或没有β相出现,耐晶间腐蚀性能良好;冷变形量较低(25%-40%)时,220℃/2h稳定化退火易使β相在晶界连续分布,从而使板材对晶间腐蚀敏感,而冷变形量达到55%以上,经220℃/2h稳定化退火后,β相在晶间断续分布,铝板晶间腐蚀性能良好。对稳定化退火态5E06铝板进一步进行150℃的敏化试验表明,冷变形量对β相的析出位置和形态影响较大,冷变形量在55%以上可促使β相在晶内析出,降低β相晶界形核相对晶内形核的优势,β相不容易在晶界连续,从而使稳定化退火态5E06铝板在室温长期使用,晶间腐蚀性能不会发生退化。