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采用熔铸法制备6009铝合金锭坯及其添加微量Mn、Zr的铝合金锭坯,通过异步轧机对锭坯进行强剪切轧制,再利用马弗炉对轧制板材进行固溶处理,对比性地研究了微量元素Mn、Zr对异步轧制及固溶处理后6009铝合金板材微观组织和力学性能及成形性能的影响。主要研究内容及结果如下: 1.基于XRD织构信息及Jtex分析软件,计算了上述板材的形变织构,分析了微量元素Mn、Zr对异步轧制6009铝合金板材形变织构的影响规律。微量元素Mn或Zr对异步轧制过程中的常见形变织构黄铜 B{011}<211>、铜型 C{112}<111>和{225}<554>织构组态几乎不产生影响,但 Mn或 Zr略微提高6009铝合金板材的剪切 E织构{111}<110>和F织构{111}<112>及过渡型旋转立方r-c ube织构{001}<110>的含量;相比于常规同步轧制板材,附加的剪切应变是造成上述轧制板材的β线织构向剪切织构转变的重要原因。 2.基于XRD织构信息及Jtex分析软件,计算了上述轧制板材固溶后再结晶织构,分析了微量元素Mn、Zr对固溶处理后6009铝合金板材再结晶织构的影响规律。由于固溶处理时同时发生多种再结晶机制,导致添加及未添加Mn或 Zr的6009铝合金板材内均形成了以 Cube{001}<100>织构为主,R{124}<211>织构、Q织构{013}<231>和P织构{011}<122>并存的多样化再结晶织构组态;Zr以弥散的粒状β(Al3 Zr)强化相形式存在,其强化效应导致该合金组织形成较多剪切形变带,使得添加Zr合金板材Q织构含量较高;Al6Mn比Al3Zr易发生粗化,导致再结晶时的粒子促进形核机制表现更为活跃,使得添加Mn合金板材P织构含量较高。 3.基于XRD织构信息及Jtex分析软件,计算了固溶前后各板材剪切织构相对密度大小,着重分析了轧制板材在固溶时的再结晶行为对{111}面织构的影响规律。尽管固溶后各合金板材剪切织构含量不太高,但{111}面织构均略有增加,并且,添加M n或Zr的板材固溶后{111}面织构含量较高。尽管上述再结晶机制均导致合金板材形成以Cube织构为主的再结晶织构组态,但固溶处理时的再结晶同样也促使了{111}<110>和{111}<112>取向晶核通过定向形核和选择生长的再结晶方式形成一定的{111}面织构,异步轧制的特殊形变方式及添加微量Mn或Zr综合地影响了板材的这一再结晶过程。 4.研究了微量元素Mn、Zr对合金板材的晶粒流动形貌、第二相分布及形貌和位错结构的影响。Mn和Zr显著细化基体晶粒,添加Mn或Zr合金板材的晶粒间距比未添加微量元素合金板材的晶粒间距小;进行异步轧制时,形变晶粒不断被压扁、拉长,第二相粒子始终沿着晶界呈链状分布,并在其周围缠绕着大量位错;异步轧制合金板材中均存在Al6Mn和Al3FeSi等不可溶合金相,及 Al1.9CuMg4.3Si3.3、Mg2Si和Al2Cu等可溶合金相;添加Zr合金板材内部还形成了不可溶Al3 Zr粒子,该粒子弥散析出、热稳定性好,因而比Mn更好稳定形变亚结构;添加M n或Zr能够有效阻碍6009铝合金再结晶过程。 5.研究了微量元素Mn、Zr对异步轧制和固溶处理后6009铝合金板材成形性能的影响规律。轧制未添加、添加M n、添加Zr的合金板材IE值为4.50,4.64和4.08,他们相应的固溶处理后IE值为8.94,9.84和10.05;固溶处理后未添加、添加M n、添加 Zr合金板材?n值分别为0.268,0.273和0.291,r值分别为0.70,0.73和0.73,Δr值分别为-0.15,-0.07和-0.05;织构是影响轧制合金板材及其固溶后成形性能的主要因素。 6.研究了微量元素Mn、Zr对异步轧制和固溶处理后6009铝合金板材的IPA值的影响。轧制未添加、添加Mn、添加Zr的合金板材的IPA值为3.2,8.3和14.5,尽管以往研究指出异步轧制可降低6xxx系铝合金板材的IPA值,但添加M n或 Zr会影响其力学性能分布的均匀性而导致较高的各向异性;微量元素也会影响合金的再结晶行为,导致固溶后合金板材的抗拉强度IPA值为10.7,4.6和5.5;但仅考虑形变织构的影响不足以解释轧制板材性能的各向异性,晶粒组织和第二相也是影响6009铝合金板材IPA值的重要参数,因为晶粒尺寸和第二相类型、数量及分布也会造成材料不同拉伸方向上对位错钉扎作用存在差异,从而导致性能的各向异性;再结晶织构也是影响合金板材平面各向异性的主要因素。Cube和R织构的形成导致6009合金板材IPA值增强,添加Mn或Zr的合金板材因避免过多Cube和R织构的形成而改善其各向异性。