Sr及熱處理工藝對Al-Mg-Si-Cu合金板材織構的影響.pdf

1、減輕自重以降低能耗、減少污染、提高效率已成為汽車發(fā)展的一個趨勢,這使得可熱處理強化的Al-Mg-Si-Cu合金作為汽車車身板用材得到了廣泛的關注。合金經(jīng)熱軋、冷軋、熱處理后,進行沖壓成形,并在隨后的噴漆烘烤過程中產(chǎn)生時效強化。此時板材的組織對車身板的成形性能、拉伸性能及使用性能會產(chǎn)生影響,如何利用微合金化及適當?shù)臒崽幚韥砀淖儼宀牡膬?nèi)部組織從而使板材具有適宜的力學強度與優(yōu)良的成形性能組合,并在成形后經(jīng)過時效處理達到理想的強度要求,是材料工

2、作者一直追求的目標。本文在Al-Mg-Si-Cu合金的基礎上,通過調整合金中Sr含量、在軋制過程中對合金進行熱處理并在固溶處理后進行預時效處理,采用光學顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及電子背散射衍射(EBSD)等分析手段,系統(tǒng)研究了不同試驗條件對織構組成及性能的影響,得出織構組態(tài)與合金性能之間的關系,為實際生產(chǎn)提供指導。
　　(1)Sr對Al-Mg-Si-Cu合金組織及性能的影響對2.5mm厚板材的

3、織構研究表明,在合金中加入Sr不改變織構的基本類型,但改變織構的取向密度f(g)。當合金中不含Sr或含0.033％Sr(質量分數(shù),下同)時,最大取向密度出現(xiàn)在{011}＜211＞取向附近;當合金中含0.093％Sr時,最大取向密度出現(xiàn)在{112}＜111＞取向附近。不含Sr合金中,主要有旋轉立方織構和面織構,體積百分數(shù)分別為21.2％和38.8％(體積百分數(shù),下同)。Sr含量為0.033％合金的織構特征與不含Sr合金的織構特征無明顯差別

4、,只是各織構組分含量略有下降,體積百分數(shù)分別為18.7％和35.6％。Sr含量為0.093％合金的織構特征與前兩種合金的織構特征明顯不同,旋轉立方織構及面織構的含量分別為0.024％和1.2％。對1.0mm板的織構研究表明,不含Sr合金中存在很強的{011}＜122＞P取向和較強的{124}＜211＞S1取向;含0.033％Sr合金中存在較強的接近于{011}＜011＞的取向和很強的{112}＜111＞Cu取向、{011}＜211＞B取

5、向;含0.093％Sr合金中存在{011}＜111＞取向和較強的{123}＜634＞S3取向、{011}＜211＞B取向。添加0.033％Sr后,合金的抗拉強度Rm、屈服強度Rp0.2、斷后伸長率A、應變硬化指數(shù)n值、塑性應變比r值及杯突值IE分別為360MPa、200MPa、23.3％、0.296、0.729及8.13mm。分析織構與性能之間的關系可知,在Sr含量為0.033％的合金中軋制織構與再結晶織構的相對比例為0.02,隨機量為

6、76.4％,合金的力學性能及成形性能最好。當Sr含量達到0.093％時,軋制織構與再結晶織構的比例達到1.97,合金的力學性能及成形性能最差。這表明較小的軋制織構與再結晶織構的相對比例有利于提高板材的性能。
　　(2)中間退火對Al-Mg-Si-Cu合金組織及性能的影響對2.5mm板的織構研究表明,軋間不進行熱處理、進行350℃熱處理1h的合金中,兩種合金所含有的織構類型一樣,主要為R-Cube{001)＜110＞取向及強度較弱的

7、B、S、C取向。而經(jīng)510℃熱處理1h的合金中的R-Cube取向及B、S、C取向的強度比前兩種合金中相應織構的強度要低。軋間不進行熱處理合金的旋轉立方織構及面織構的體積百分數(shù)分別為21.2％及38.8％,進行350℃熱處理1h合金的旋轉立方織構及面織構的體積百分數(shù)分別為19.8％及37％,進行510℃熱處理1h合金的旋轉立方織構及面織構的體積百分數(shù)分別為13.7％及31.2％。對1.0mmm板的織構研究表明,合金不進行軋間退火的合金中存

8、在較強的偏轉G取向,Q取向及殘留軋制銅C取向。軋間進行350℃退火1h的合金中存在很強的G取向、Q取向及R/S取向。軋間進行510℃退火1h的合金中存在較弱的偏轉G取向、R/S取向。每種合金中都含有{111}面織構,其中進行軋間退火處理的合金含量較多。隨著退火溫度提高,板材的拉伸強度下降,而斷后伸長率增加。沒有進行軋間退火處理的合金的n、r及IE值分別為0.269、0.729及8.13mmm,進行510℃中間退火1h處理的合金的n、r及

9、IE值分別為0.311、0.788及8.98mm,進行350℃中間退火1h的合金的n、r及IE值分別為0.310、0.774及8.77mm,介于前兩種合金之間。不進行軋間熱處理的合金、軋間進行350℃處理1h的合金及軋間進行510℃處理1h的合金中軋制織構與再結晶織構的相對比例分別為0.029、0.036及0.036,隨機量分別為76.4％、64.7％及56.6％,三種合金的成形性能差別不大。(3)預時效對Al-Mg-Si-Cu合金組織

10、及性能的影響織構分析表明,不進行預時效的合金中出現(xiàn)了很弱的立方取向、弱的黃銅B取向、R/S取向及大壓下量時特有的Q組分。進行150℃預時效處理5min后,PSN效應取向強度較大,存在很強的G取向、Q取向及R/S取向。進行150℃預時效處理30min后,合金中出現(xiàn)較強的立方取向(偏轉)及較強Q取向。三種合金中都存在較多的{111}取向。性能測試表明,不進行預時效的合金的斷后伸長率、n、r及IE值分別為17％、0.273、0.701及7.8

11、9mm,合金在進行150℃預時效5min后斷后伸長率、n、r及IE值分別達到25％、0.310、0.774及8.77mm,合金在150℃預時效30mmin后抗拉強度及屈服強度明顯提高,達到360MPa及210MPa,斷后伸長率降至19％,n、r及IE值分別降至0.284、0.733及8.21mm。分析織構與性能之間的關系可知,在不進行預時效處理的合金中,軋制織構與再結晶織構的相對比例為2.5,合金的成形性能及拉伸性能最低。在進行150℃