高性能Al-Si-Mg基合金型材的制備及其動態(tài)再結(jié)晶行為的研究.pdf

1、鑄造Al-Si-Mg系合金，由于具有優(yōu)異的鑄造性能、力學(xué)性能，且剛度大、耐磨性好，已成為最重要的工業(yè)鑄造合金。前期研究表明，近共晶Al-Si-Mg合金具有良好的熱變形成形能力，經(jīng)形變熱處理后可以達(dá)到強度和塑性的良好結(jié)合。但是目前對于多相合金體系在熱變形過程中的組織演變，特別是再結(jié)晶行為及機制的研究還存在很大爭議。因此，本文以近共晶Al-Si-Mg合金為研究對象，結(jié)合微合金化和熱擠壓形變技術(shù)制備高性能的Al-Si-Mg基合金型材，基于組織

2、觀察研究合金熱變形過程中的組織演變及其軟化機制;并通過熱模擬壓縮試驗考察合金的流變行為和動態(tài)軟化機制，構(gòu)建多相合金體系熱變形本構(gòu)方程和動態(tài)再結(jié)晶臨界條件數(shù)學(xué)模型，并深入探討Al-S i-Mg基多相合金體系在熱擠壓過程中發(fā)生不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶的物理過程。這些工作為開發(fā)Al-Si基型材奠定理論基礎(chǔ)。
　　考察了ZrN或Zr+V微合金化對近共晶Al-12.5wt％Si-0.55wt％Mg基礎(chǔ)合金型材組織和力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明:添加0.

3、1wt％的Zr/V對近共晶Al-Si-Mg合金鑄態(tài)和均勻化態(tài)的組織與拉伸性能幾乎沒有影響;在擠壓態(tài)下，Zr的添加可以大大提高近共晶合金的屈服強度和抗拉強度，但以塑性的降低為代價;添加0.1wt％的V可以得到屈服強度、抗拉強度和伸長率的優(yōu)良結(jié)合;復(fù)合添加0.1wt％Zr+0.1 wt％V，抗拉強度和屈服強度提高較明顯，但塑性下降也很大。研究發(fā)現(xiàn):擠壓態(tài)下基礎(chǔ)合金表現(xiàn)出較強的再結(jié)晶織構(gòu)，而添加Zr/V能抑制變形過程中形變織構(gòu)向再結(jié)晶織構(gòu)轉(zhuǎn)變

4、，繼而抑制再結(jié)晶進(jìn)程，V比Zr表現(xiàn)出更強的抑制能力。這是力學(xué)性能得到顯著提高的主要原因。
　　熱擠壓溫度和擠壓比顯著影響近共晶Al-12.5wt％Si-0.55wt％Mg-0.1wt％V合金型材的組織和性能，發(fā)現(xiàn)熱擠壓過程中存在溫度誘發(fā)和形變誘發(fā)的Mg2Si相動態(tài)析出，它導(dǎo)致合金強度的大幅度降低。該合金合適的擠壓工藝為:擠壓溫度540℃，擠壓比16。通過微合金化與熱擠壓形變技術(shù)相結(jié)合，制備出了高強度和高塑性的鋁硅基型材（擠壓態(tài)抗拉

5、強度、屈服強度和伸長率分別能達(dá)到268MPa、145MPa和14.1％）。
　　選擇6063合金型材作為參照對象，通過電化學(xué)極化曲線測試、4％ H2SO4水溶液失重試驗、中性鹽霧試驗和組織觀察考察了近共晶Al-Si-Mg基礎(chǔ)合金型材的耐腐蝕性能，結(jié)果表明:兩種合金在4％H2SO4溶液和中性鹽霧試驗中的腐蝕類型均為點蝕;盡管近共晶Al-Si-Mg合金的耐蝕性能相比6063合金的差，其依然滿足建筑鋁型材對基材耐蝕性的要求。
　　

6、通過熱模擬壓縮試驗考察了基礎(chǔ)合金及Zr/V微合金化對其流變行為的影響。兼顧應(yīng)變速率、變形溫度和應(yīng)變量的影響，構(gòu)建了六種合金在應(yīng)變量為0.6范圍內(nèi)的通用型本構(gòu)方程。并采用簡化的θ-σ模型，導(dǎo)出了基礎(chǔ)合金發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界條件比及其動態(tài)再結(jié)晶臨界參數(shù)模型和峰值參數(shù)模型。
　　基于EBSD和TEM觀察，發(fā)現(xiàn)含高密度Si顆粒多相鋁合金在熱擠壓過程中發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，提出了添加微量Zr/V的近共晶Al-Si-Mg合金熱變形過程的動態(tài)再結(jié)晶