【摘 要】
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铸轧工艺生产铝合金板带材具有流程短、能耗低、投资成本低、自动化程度高等优点,但是由于其独特的生产工艺,导致铸轧板材中心偏析严重、组织均匀性差,严重制约其在高端铝板带材生产领域的应用。因此,本文以Al-Mn-Si合金为研究对象,引入TiC-TiB2颗粒来细化晶粒、增强组织均匀性、消除中心偏析,进一步提高Mn、Fe等合金元素固溶度,促进Mn元素在退火过程中的脱溶析出,得到高体积分数、尺寸细小、分布均匀
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铸轧工艺生产铝合金板带材具有流程短、能耗低、投资成本低、自动化程度高等优点,但是由于其独特的生产工艺,导致铸轧板材中心偏析严重、组织均匀性差,严重制约其在高端铝板带材生产领域的应用。因此,本文以Al-Mn-Si合金为研究对象,引入TiC-TiB2颗粒来细化晶粒、增强组织均匀性、消除中心偏析,进一步提高Mn、Fe等合金元素固溶度,促进Mn元素在退火过程中的脱溶析出,得到高体积分数、尺寸细小、分布均匀的含Mn析出相,从而调控再结晶退火后的晶粒组织、提高Al-Mn-Si合金的力学性能。本文的主要研究结论如下:（1）TiC-TiB2颗粒显著细化铸轧Al-Mn-Si合金晶粒,对表层晶粒的细化效果远大于中心晶粒。铸轧Al-Mn-Si合金的晶粒呈现表层粗大、中心细小的特征,加入TiC-TiB2颗粒后晶粒尺寸分布变均匀,表层和中心晶粒的平均尺寸差距减小。（2）TiC-TiB2颗粒可以消除铸轧Al-Mn-Si合金的中心偏析,影响相选择,促进Mn元素的固溶。铸轧Al-Mn-Si合金会形成以α-Al（Mn,Fe）Si和Si为主的中心偏析,空白样的α-Al（Mn,Fe）Si含量更高;加入TiC-TiB2颗粒后,α-Al晶粒大量形核并分割铝熔体,降低中心处铝液中Mn、Si元素含量,共晶反应发生偏移,形成以Si为主的分散均匀的共晶组织,降低α-Al（Mn,Fe）Si的比例。（3）TiC-TiB2颗粒可以细化含Mn析出相的尺寸、提高其体积分数、增强析出相分布均匀性,抑制在长时间退火后析出相的粗化。加入0.6 wt%TiC-TiB2颗粒后,在400°C等温退火24 h,薄板析出相的体积分数提高0.04%,表层析出相的平均尺寸细化9.9%;厚板析出相的体积分数提高0.78%,表层析出相的平均尺寸细化32.5%。空白样的析出相分布呈现表层细密、中心稀疏的特征,加入TiC-TiB2颗粒后,表层和中心析出相的数量密度差距明显减小。（4）TiC-TiB2颗粒促进铸轧Al-Mn-Si合金退火后再结晶,提高再结晶组织均匀性。铸轧板材中心处含有粗大的第二相粒子（>1μm）,可以诱发再结晶形核。无论是否添加TiC-TiB2颗粒,在再结晶退火过程中,铸轧板材中心处总是先发生再结晶,且中心的晶粒尺寸大于表层。（5）加入TiC-TiB2颗粒后,铸轧Al-Mn-Si合金的力学性能得到提高。室温拉伸结果显示:加入TiC-TiB2颗粒后,薄板的屈服强度从119.6 MPa提高到141.3MPa,均匀延伸率从4.1%提高到5.4%;厚板的屈服强度从79.0 MPa提高到92.9MPa,均匀延伸率从7.2%提高到10.1%。高温拉伸结果显示:加入TiC-TiB2颗粒后,薄板的屈服强度从59.7 MPa提高到65.1 MPa,厚板的屈服强度从51.7 MPa提高到63.9 MPa,增幅分别为9.0%、23.6%。
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