【摘 要】
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5182作为变形Al-Mg合金,具有诸多优良性能,此合金属于不可热处理型合金,合金化与加工变形是提高力学性能的有效手段。本文在5182合金基础上,分别添加不同量的Sc、Zr元素及复合添加（Sc+Zr）元素,制备出合金铸锭若干。对复合添加Sc+Zr元素的合金铸锭进行均匀化热处理工艺优化,并进行热挤压试验;通过光学金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对铸态
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5182作为变形Al-Mg合金,具有诸多优良性能,此合金属于不可热处理型合金,合金化与加工变形是提高力学性能的有效手段。本文在5182合金基础上,分别添加不同量的Sc、Zr元素及复合添加（Sc+Zr）元素,制备出合金铸锭若干。对复合添加Sc+Zr元素的合金铸锭进行均匀化热处理工艺优化,并进行热挤压试验;通过光学金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对铸态、均匀化退火态、热挤压态合金进行组织观察与物相分析。利用布氏硬度计、万能试验机对铸态、均匀化退火态、热挤压态进行硬度和拉伸性能的测试,研究结果表明:铸态5182合金呈典型枝晶形貌,Mg元素偏析严重且晶粒尺寸粗大。加入微量Zr元素使得晶粒略有细化。当添加Sc元素时晶粒细化程度更高,添加0.4%Sc时,晶粒基本转为尺寸细小的等轴枝晶,而复合添加0.3%Sc+0.1%Zr使等轴晶粒进一步细化,平均尺寸小于40μm,晶粒细化作用显著。5182合金铸态组织主要由α-Al和网络状或骨骼状Al6（Fe,Mn）相、块状富Si相组成,其中Al6（Fe,Mn）相尺寸较大且在晶界处连续分布。复合添加Sc、Zr元素使得该相尺寸变小。在单一添加Sc元素、复合添加Sc+Zr元素的组织中发现了球状Al3Sc或Al3（Sc,Zr）相的存在,都对晶粒细化起促进作用。力学性能分析表明,添加0.3%Sc+0.1%Zr元素使铸态合金的硬度提高50%,抗拉强度提高44.6%。当均匀化退火温度达到465℃、保温时间20h时合金枝晶偏析完全消除,而结晶过程中析出的低熔点共晶相基本回溶至基体,合金中此时析出次生Al6（Fe,Mn）相,形貌为短棒状,尺寸细小且边角圆滑,有利于后续加工变形。该均匀化温度下合金析出纳米级与基体共格的次生Al3（Sc,Zr）粒子,该相能提高合金硬度,并对挤压加工起有利影响。结合实际情况,最终确定465℃/20h的均匀化退火工艺。添加Sc、Zr元素后挤压态5182合金中出现亚晶组织,局部位置存在高密度位错网,晶粒组织沿变形方向被拉长为纤维状,证明合金室温下处于动态回复阶段而未发生再结晶;铸态下棒状Al6（Fe,Mn）相被挤碎,弥散第二相的存在阻碍位错运动,使合金局部产生位错缠结从而提升材料力学性能,单一添加0.4%Sc元素后合金抗拉强度大幅度上升,延伸率有所下降;复合添加0.3%Sc+0.1%Zr元素后,合金的抗拉强度进一步提升,较挤压态5182合金提升22%,而延伸率下降幅度较小。
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