【摘 要】
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铝镁合金是一种典型的轻质合金,其具有强度高、耐腐蚀等优点,可广泛应用于船舶、车辆和航空航天部件,对于节能减排、降低污染有着重要的意义。目前常见的商用铝镁合金为中高强铝合金,镁含量为1-5wt.%。提高镁元素的含量,不仅可以进一步降低合金的密度,还能提高合金的强度。但是传统的铸造方法会使高镁铝合金在凝固过程中析出大量的脆性β相,严重影响合金的塑性。甩带法是快速凝固方法的一种,利用极高的凝固速度可使合
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铝镁合金是一种典型的轻质合金,其具有强度高、耐腐蚀等优点,可广泛应用于船舶、车辆和航空航天部件,对于节能减排、降低污染有着重要的意义。目前常见的商用铝镁合金为中高强铝合金,镁含量为1-5wt.%。提高镁元素的含量,不仅可以进一步降低合金的密度,还能提高合金的强度。但是传统的铸造方法会使高镁铝合金在凝固过程中析出大量的脆性β相,严重影响合金的塑性。甩带法是快速凝固方法的一种,利用极高的凝固速度可使合金元素在凝固过程中难以析出。本文采用甩带与热挤压的方法制备了高镁铝合金带材与棒材。运用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、背散射电子衍射、差示扫描量热仪、显微维氏硬度计和万能拉伸试验机等测试仪器对高镁铝合金带材和棒材的组织与性能进行表征与测试。研究挤压比、挤压温度和镁含量对高镁铝合金组织与性能的影响。论文的主要结论如下:采用甩带法制备了Al-12wt.%Mg合金带材,并研究其微观组织与显微硬度。结果表明,带材为单相固溶体,其平均晶粒尺寸为2.30μm。带材晶粒的{111}晶面在平行于带材表面的平面择优生长。晶粒内部的位错密度较高。基于DSC测试结果可知,Al-12wt.%Mg合金带材加热后有两个放热峰。带材的平均显微硬度为113 HV。采用25:1的挤压比与300℃的挤压温度制备了抗拉强度为379MPa,延伸率为35.6%的Al-12wt.%Mg合金棒材。并探究不同挤压参数对Al-12wt.%Mg合金组织与性能的影响。结果表明,采用16:1与25:1的挤压比进行热挤压时,可以获得致密的棒材。经综合比较,选择25:1为合适挤压比。在300℃、350℃和400℃热挤压的过程中,带材晶粒在热应变的作用下均发生了完全动态再结晶,因此没有产生挤压织构。随着挤压温度的提高,棒材的晶粒尺寸逐渐增大。经热挤压后,大部分的镁元素仍以固溶的形式存在合金中,小部分的镁元素会以颗粒状的亚微米级Al3Mg2相在晶内与晶界处析出,并且随着挤压温度的提高,析出相的占比提高。棒材的抗拉强度、延伸率与耐腐蚀性能都随着挤压温度的提高而降低。采用25:1的挤压比与300℃的挤压温度对不同镁含量的带材进行挤压,探究镁含量对高镁铝合金组织与性能的影响。结果表明,镁含量为12wt.%、9wt.%和6wt.%的带材在热挤压的过程中均发生了完全动态再结晶,因此没有产生挤压织构。镁含量为12wt.%时,晶粒尺寸最小,为2.51μm。当镁含量为12wt.%时,热挤压后的棒材晶粒内部会析出颗粒状的β相;当镁含量下降到9wt.%时,棒材晶粒内部主要分布着大量β’’相溶解后的空位缺陷;当镁含量继续下降到6wt.%时,棒材晶粒内部依然分布着一些空位缺陷,但是数量与大小都下降。随着镁含量的降低,高镁铝合金棒材的屈服强度和抗拉强度降低,但是延伸率与耐腐蚀性能提高。
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