【摘 要】
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5XXX系铝合金主要合金化元素为Mg,其合金密度小、抗拉强度高、耐腐蚀性能好,广泛应用在汽车、船舶等领域。随着国家经济发展,对材料性能提出了更高的要求,提高Mg含量能提升强度,但会降低耐腐蚀性能,从而限制Mg的添加量。针对5XXX系铝合金强度与耐腐蚀性能之间的矛盾,本文以5083铝合金为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜、差热分析、硬度、拉伸试验、晶间腐蚀等方式,研究添加0～0.4wt
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5XXX系铝合金主要合金化元素为Mg,其合金密度小、抗拉强度高、耐腐蚀性能好,广泛应用在汽车、船舶等领域。随着国家经济发展,对材料性能提出了更高的要求,提高Mg含量能提升强度,但会降低耐腐蚀性能,从而限制Mg的添加量。针对5XXX系铝合金强度与耐腐蚀性能之间的矛盾,本文以5083铝合金为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜、差热分析、硬度、拉伸试验、晶间腐蚀等方式,研究添加0～0.4wt.%Sc、Zr及复合添加Sc、Zr对铸态及均匀化退火态合金组织与性能的影响,以优化添加量,提升性能,控制成本。另外,还利用Gleeble3500热模拟研究了复合添加Sc、Zr后合金本构方程的变化。研究主要结论如下:（1）添加0.2wt.%Sc+0.1wt.%Zr后,合金主要物相不变,Sc、Zr大部分固溶在基体中,粗大树枝晶转变为细小树枝晶、等轴树枝晶,晶粒尺寸有所减小。原本网状分布在晶界的Al3Mg2、Al6（Mn,Fe）得到细化,网状连接的第二相转为颗粒状与细小条状。（2）研究范围内,Sc、Zr能有效提升合金力学性能,添加0.2wt.%Sc,铸态合金抗拉强度从158.6MPa提升至217.0MPa,涨幅37%,添加0.15wt.%Zr将抗拉强度提升至184.4MPa,涨幅16%,添加0.1wt.%Sc+0.03wt.%Zr则提升至199.5MPa,涨幅25.7%,硬度略有提升,Sc、Zr复合添加效果大于单独添加,利于降低成本。（3）经470℃×24h均匀化退火后,粗大Al3Mg2回溶或形成颗粒状。5083铝合金抗拉强度提升至192.4.MPa,添加0.2wt.%Sc的合金提升至260.1MPa,添加0.1wt.%Sc+0.03wt.%Zr的合金提升至253.9MPa,延伸率有所提高,说明添加少量Sc、Zr能有效细化作为阳极的第二相Al3Mg2,使Al3Mg2钝化、球化,改善合金均匀化效果,进一步提升合金力学性能及耐腐蚀性能。（4）综合考量性能与经济因素,使用Gleeble3500热模拟实验机对添加0.1wt.%Sc+0.03wt.%Zr的合金进行热变形行为研究。结果表明30%、50%、70%变形量下5083铝合金热激活能Q分别为180.9、175.8、144.1k J/mol,合金化后Q分别为161.8、163.8、163.6 k J/mol,在30%、50%变形量下合金热变形激活能分别降低约19.2、12.0k J/mol,合金化利于合金的变形;在70%的变形量下合金化的Q值比5083铝合金高约19.5k J/mol,更有效地钉扎位错,利于抑制再结晶。
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