3X04系列铝合金是目前产量最大的单一薄板合金,也是国内外铝罐罐身生产的常用材料。我国目前制罐铝材生产中存在的主要问题一是轧制加工工艺落后(尤其是热轧),二是材质的纯洁度低、内部组织差。近年来研究的注意力多集中在前者,而忽视了对改善铝材内在纯净度、铸造组织等的研究。铝合金激光焊接技术发展很快,对不同铝合金材料,激光焊接性存在很大不同,而对3X04铝合金的激光焊接性一直没有专门报道。 本文利用正交试验对合金成分进行了设计,研究了合金元素对3X04铝合金组织及性能的影响,得出了合金元素的较佳含量。探讨了铝合金晶粒细化机理及其动力学,并在此基础上研究了国产Al5Ti1B中间合金对3X04铝合金细化效果的影响,结果表明当细化剂含量为1.2%,760℃加入时细化效果最好,且“液态细化”工艺优于“固态细化”工艺,细化后晶粒由树枝晶变为细小等轴晶,晶间化合物由枝晶网状变为细小分散状。运用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段研究了微量稀土元素在3X04铝合金中的作用,结果表明适量稀土元素的加入不但明显降低了3X04铝合金铸件的孔隙率,还对第二相存在变质作用,使第二相粒子由原来的骨骼状变为细条状。同时稀土元素还能够明显延缓细化剂的衰退时间。腐蚀试验表明,添加微量稀土元素可增强抗点腐蚀敏感性。 对3X04铝合金铸锭进行了均匀化处理和力学性能测试,得出了较佳的热处理规范。激光焊接试验表明,焊缝狭窄,为单相细晶α(Al)组织,无明显裂纹和大气孔存在,焊缝的强度和硬度显著优于母材。