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摘要:Al-Mg系合金属于中等强度合金,由于其具有优良的成形性、良好的抗腐蚀性能和较高的韧性从而得到广泛的应用。但是,该合金属于不可热处理强化的合金,其强化手段主要是加工过程中的形变强化。当合金处于较高的使用温度时形变强化效果部分或者完全丧失。为了进一步满足材料高性能的要求,前苏联学者首先提出微量稀土Sc元素能明显改善铝合金的综合性能,且开发了一系列的Al-Mg-Sc系合金。与传统Al-Mg合金相比,添加了Sc的合金不仅具有耐蚀和高韧的特点,而且还具有较高的强度和良好的焊接性能。Al-Mg-Sc系合金使用前需要进行稳定化退火,以消除内应力,使之保持较高强度和塑性。此外,铝镁钪合金板材力学性能尤其是疲劳性能的各项指数仍给合金的使用带来了许多局限,生产工艺中还要求控制退火制度以提高板材的综合性能,为此,研究稳定化退火温度、时间对合金冷轧板材组织和性能的影响及其作用机理,以及不同退火制度对合金板材疲劳特性的影响,为该合金的稳定化退火制度的制定以及合金的工业应用提供了依据。采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了含Sc和Zr的Al-Mg-Mn合金。合金经热轧、中间退火、冷轧后成2mm的薄板。利用维氏硬度测试、室温拉伸性能测试、腐蚀性能测试及金相(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析技术,研究了退火制度对Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金组织与性能的影响。研究结果表明：随稳定化退火温度的升高,Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材的强度和硬度下降,伸长率上升,而退火时间对其组织与性能的影响较小。综合考虑合金的强度和塑性,该合金薄板比较适宜的稳定化退火温度为300～350℃,退火时间为lh。合金经150℃/1h退火处理后抗腐蚀性能最差,当退火温度≥250℃时,合金的抗腐蚀性能较好,基本上没有发生剥落腐蚀和晶间腐蚀。微量Sc和Zr添加到Al-Mg-Mn合金中使其再结晶温度提高到500℃,主要是由于Al3(Sc,Zr)粒子的存在,强烈地钉扎位错和亚晶界,且亚晶合并和亚晶长大这两种机制构成了合金的再结晶形核机制。Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金中主要存在Al3Sc、Al3Zr和Al3(Sc,Zr)等第二相粒子,这些粒子非常细小且能与基体保持稳定的共格关系,具有显著的析出强化作用和亚结构强化作用。随着退火温度的升高,Al3(Sc,Zr)粒子的析出量增加,且粒子直径也有所增大。利用疲劳试验机,扫描电镜研究了不同退火温度和退火时间下合金的疲劳特性。研究结果表明：Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金疲劳裂纹扩展也分为典型的三个区,即低速扩展区,稳定扩展区和高速扩展区。在裂纹稳定扩展区,有疲劳辉纹、疲劳台阶和二次裂纹,疲劳辉纹垂直于应力加载方向,在340℃/1h处理下,疲劳辉纹最窄,延长退火时间,合金断口形貌没有很明显的变化。此外合金的疲劳裂纹扩展速率与稳定化退火温度有关,当AK=30MPa·m1/2时,340℃退火时疲劳裂纹扩展速率最小。当退火温度为340℃时,随着退火时问的延长,对疲劳裂纹扩展速率影响不大。合金在130℃/1h和500℃/1h退火时的裂纹扩展路径较平直,而当340℃/1h退火时裂纹发生较大的弯折,且退火时间对其影响较小。综合考虑合金的各项疲劳性能指标,该合金在340℃下退火处理时疲劳性能最好。图37幅,表5个,参考文