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铸造Al-Si-Mg系合金,由于具有优异的铸造性能、力学性能,且刚度大、耐磨性好,已成为最重要的工业铸造合金。前期研究表明,近共晶Al-Si-Mg合金具有良好的热变形成形能力,经形变热处理后可以达到强度和塑性的良好结合。但是目前对于多相合金体系在热变形过程中的组织演变,特别是再结晶行为及机制的研究还存在很大争议。因此,本文以近共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,结合微合金化和热挤压形变技术制备高性能的Al-Si-Mg基合金型材,基于组织观察研究合金热变形过程中的组织演变及其软化机制;并通过热模拟压缩试验考察合金的流变行为和动态软化机制,构建多相合金体系热变形本构方程和动态再结晶临界条件数学模型,并深入探讨Al-S i-Mg基多相合金体系在热挤压过程中发生不连续动态再结晶的物理过程。这些工作为开发Al-Si基型材奠定理论基础。 考察了ZrN或Zr+V微合金化对近共晶Al-12.5wt%Si-0.55wt%Mg基础合金型材组织和力学性能的影响,结果表明:添加0.1wt%的Zr/V对近共晶Al-Si-Mg合金铸态和均匀化态的组织与拉伸性能几乎没有影响;在挤压态下,Zr的添加可以大大提高近共晶合金的屈服强度和抗拉强度,但以塑性的降低为代价;添加0.1wt%的V可以得到屈服强度、抗拉强度和伸长率的优良结合;复合添加0.1wt%Zr+0.1 wt%V,抗拉强度和屈服强度提高较明显,但塑性下降也很大。研究发现:挤压态下基础合金表现出较强的再结晶织构,而添加Zr/V能抑制变形过程中形变织构向再结晶织构转变,继而抑制再结晶进程,V比Zr表现出更强的抑制能力。这是力学性能得到显著提高的主要原因。 热挤压温度和挤压比显著影响近共晶Al-12.5wt%Si-0.55wt%Mg-0.1wt%V合金型材的组织和性能,发现热挤压过程中存在温度诱发和形变诱发的Mg2Si相动态析出,它导致合金强度的大幅度降低。该合金合适的挤压工艺为:挤压温度540℃,挤压比16。通过微合金化与热挤压形变技术相结合,制备出了高强度和高塑性的铝硅基型材(挤压态抗拉强度、屈服强度和伸长率分别能达到268MPa、145MPa和14.1%)。 选择6063合金型材作为参照对象,通过电化学极化曲线测试、4% H2SO4水溶液失重试验、中性盐雾试验和组织观察考察了近共晶Al-Si-Mg基础合金型材的耐腐蚀性能,结果表明:两种合金在4%H2SO4溶液和中性盐雾试验中的腐蚀类型均为点蚀;尽管近共晶Al-Si-Mg合金的耐蚀性能相比6063合金的差,其依然满足建筑铝型材对基材耐蚀性的要求。 通过热模拟压缩试验考察了基础合金及Zr/V微合金化对其流变行为的影响。兼顾应变速率、变形温度和应变量的影响,构建了六种合金在应变量为0.6范围内的通用型本构方程。并采用简化的θ-σ模型,导出了基础合金发生动态再结晶的临界条件比及其动态再结晶临界参数模型和峰值参数模型。 基于EBSD和TEM观察,发现含高密度Si颗粒多相铝合金在热挤压过程中发生了动态再结晶,提出了添加微量Zr/V的近共晶Al-Si-Mg合金热变形过程的动态再结晶机制:高密度Si颗粒促进了合金爆发式的颗粒激发形核,而加入Zr/V微量元素形成的弥散相粒子钉扎位错、阻碍晶界迁移,从而抑制了再结晶晶粒长大。并基于实验研究,构建了Al-Si-Mg多相合金体系热挤压过程的不连续动态再结晶物理模型。