中強(qiáng)可焊鋁鎂鈧合金制備及其相關(guān)基礎(chǔ)研究.pdf

1、在工業(yè)化生產(chǎn)條件下，采用半連續(xù)鑄造、熱軋、冷軋和穩(wěn)定化處理技術(shù)制備了厚度為2.0mm、寬度為1200mm的鋁鎂鈧合金板材。采用熱加工模擬、熱塑性、硬度和電導(dǎo)率測(cè)試方法，室溫拉伸、金相和電子顯微分析方法研究了鋁鎂鈧合金在不同均勻化處理、不同熱加工工藝和穩(wěn)定化處理工藝條件下的力學(xué)性能、腐蝕性能和顯微組織結(jié)構(gòu)及其變化。在此基礎(chǔ)上，還研制成功了鋁鎂鈧合金板材配用焊絲和研究了合金成品板材的焊接性能。論文研究獲得以下主要結(jié)論： (1)鋁鎂鈧

2、合金的成分范圍為Al-(5.5～6.5)Mg-(0.15～0.40)Mn-(0.2-0.4)Sc-(0.1～0.15)Zr-0.02Ti-0.0025Be，成分優(yōu)化結(jié)果表明，Mg應(yīng)當(dāng)控制在中上限，取6.0％～6.2％，Mn應(yīng)當(dāng)控制在中限，取0.3％，Sc和Zr含量應(yīng)當(dāng)分別控制在0.25％和0.12％。 (2)Mn以Al-10％Mn中間合金的形式隨鋁錠一道加入，裝在鋁錠的上層；Sc以Al-2％Sc中間合金、Zr以Al-4％Zr中間

3、合金的形式在鋁錠熔化后熔體溫度達(dá)到800℃以上時(shí)加入；Ti以塊狀A(yù)l-4％Ti和線狀A(yù)1-5％Ti-1％B中間合金兩種形式加入，其中塊狀A(yù)1-4％Ti中間合金在爐前取樣分析前加入，線狀A(yù)l-5％Ti-1％B中間合金則是在半連續(xù)鑄造時(shí)通過(guò)專(zhuān)用送線機(jī)構(gòu)加入到靜止?fàn)t與鑄造機(jī)之間的流槽熔體中。 (3)鋁鎂鈧合金最佳精煉工藝由爐內(nèi)熔體精煉凈化和爐外在線精煉凈化組成。爐外在線精煉凈化需要在精煉凈化裝置中始終通入惰性氣體，且保證氣泡均勻細(xì)小。

4、 (4)設(shè)計(jì)并改進(jìn)了結(jié)晶器二次冷卻水出水孔的角度，將原來(lái)的45°改為30°，可避免大規(guī)格鑄錠冷隔和裂紋的產(chǎn)生。鋁鎂鈧合金最佳的熔鑄工藝參數(shù)如下： (5)半連續(xù)激冷鑄造條件下生產(chǎn)的鋁鎂鈧合金鑄錠在均勻化過(guò)程中有類(lèi)似于傳統(tǒng)鋁合金固溶后時(shí)效過(guò)程中的析出特性，即半連續(xù)急冷鑄造過(guò)程中形成的過(guò)飽和同溶體會(huì)分解析出納米級(jí)的Al3(Sc,Zr)相。 (6)鋁鎂鈧合金鑄錠均勻化的目的除了消除鑄錠的宏觀應(yīng)力從而降低鑄錠熱軋過(guò)程中的變

5、形抗力外，主要是調(diào)控過(guò)飽和固溶體分解析出Al3(Sc,Zr)的特性，使其均勻彌散分布在鋁基固溶體基體上。 (7)綜合考慮析出粒子的特性和適當(dāng)降低鑄錠熱軋過(guò)程中的變形抗力以及熱軋后板材的最終拉伸力學(xué)性能，鋁鎂鈧合金鑄錠均勻化的最佳工藝為300～350℃/8h。 (8)鋁鎂鈧合金高溫壓縮變形時(shí)，應(yīng)變速率的對(duì)數(shù)lnε和流變應(yīng)力、lnσ、ln[sinh(ασ)]之間，ln[sinh(ασ)]和溫度T的倒數(shù)l/T之間滿(mǎn)足線性關(guān)系，

6、說(shuō)明該合金變形過(guò)程是一種類(lèi)似于高溫蠕變的熱激活過(guò)程。 (9)隨熱塑性試驗(yàn)溫度升高，鋁鎂鈧合金高溫瞬時(shí)強(qiáng)度降低，塑性升高，350℃～400℃鑄錠合金變形抗力適中，熱塑性較好，合宜的熱軋溫度為400℃～420℃。大生產(chǎn)條件下，應(yīng)嚴(yán)格控制道次和道次變形量，開(kāi)始軋制時(shí)道次壓下量和軋制速度不宜過(guò)大，軋制變形量超過(guò)25％后，應(yīng)逐漸加大道次壓下量和提高軋制速度，使變形深透到整個(gè)軋件厚度。 (10)鋁鎂鈧合金的再結(jié)晶溫度比較高，合金可以

7、在較高溫度下進(jìn)行穩(wěn)定化退火處理。冷軋板材在200℃以下穩(wěn)定化退火，腐蝕速率、剝落腐蝕反而增加和變差，200℃/1h穩(wěn)定化退火后腐蝕速率最大、剝落腐蝕最嚴(yán)重；300℃/1h以上穩(wěn)定化退火，腐蝕速率變小，剝落腐蝕性能由EB級(jí)逐步向N級(jí)和P級(jí)轉(zhuǎn)化。綜合考慮合金的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，鋁鎂鈧合金冷軋板材最佳穩(wěn)定化退火處理工藝為300℃/1h。 (11)設(shè)計(jì)和制備了鋁鎂鈧合金板材配用焊絲，這種焊絲與基材有很好的焊接相容性，焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)