冷轧及退火5E06铝板组织、性能研究

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本文在课题组前期研究的基础上采用硬度、拉伸、晶间腐蚀、剥落腐蚀、电化学测试并结合扫描和透射电镜组织观察系统研究了含Er5A06(以下称5E06)铝板在冷变形及退火过程中的组织及性能变化。  晶间腐蚀结果和透射组织观察显示,5E06铝板晶间腐蚀性能与β相的分布、形貌、析出量密切相关:冷变形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,晶间腐蚀性能良好;冷变形量较低(25~40%)时,170~220℃/2h稳定化退火易使β相在晶界连续分布,板材晶间腐蚀性能恶化。而冷变形量达到55%以上,经170~220℃/2h稳定化退火后,β相仅在一些晶界/亚晶界断续分布,铝板晶间腐蚀性能良好。对稳定化退火态5E06铝板进行150℃的敏化试验表明,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过程中晶间腐蚀性能不发生退化。  剥落腐蚀结果显示,一定范围内,较高的稳定化退火温度和较大的冷变形量均会恶化5E06铝板的剥落腐蚀性能。  电化学测试和透射组织观察表明,5E06铝板的晶界出现连续β相会使合金的腐蚀电位下降,钝化区腐蚀电流密度增加,从而使合金的耐蚀性下降,这与晶间腐蚀和剥落腐蚀的结果一致。  通过拉伸性能,腐蚀性能及组织观察确定55%冷变形经过120℃/2h稳定化退火为较好的形变退火工艺。  冷变形量由25%增加到55%,β纤维轧制织构的平均含量由16.3%增加到24.5%;相等面积区域中晶内2~15°小角度边界长度增加比例超过65%,平均取向差角由4.0221°增加到4.3733°,几何必需边界上平均位错密度提高了一个数量级,达到1015m/m3;位错缠结仍是晶内主要的亚结构,但位错胞的数量增加。5E06铝板变形过程强度的增加是与位错缠结、位错墙以及位错胞等亚结构的转变与增殖密切相关的。  冷变形5E06铝板经120℃/2h退火,组织发生中温回复,晶内位错胞壁变得清晰而易于分辨,经220℃/2h退火,组织发生高温回复,晶内形成典型的回复亚晶,同时晶内2~5°和5~15°小角度晶界长度均增加。同一冷变形量下,回复形成的亚晶要比冷变形形成的位错胞状结构具有更高的热稳定性,随退火温度的升高,5E06铝板整体位错等缺陷水平的降低及晶内单位体积界面的减少是强度下降的主因。55%冷变形5E06铝板最低再结晶温度为295℃左右。  5E06铝板中弥散分布的Al3(Er1-x,Zrx)粒子可通过钉扎位错,增强应变强化的效果;阻碍回复、再结晶过程缠结位错的运动、亚晶界和晶界的迁移,提高5E06铝板组织的热稳定性;同时可抑制再结晶过程晶粒的长大,使5E06铝板加工后晶粒平均尺寸不超过20μm。
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