5052基鋁合金中第二相的動(dòng)態(tài)析出和結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、5XXX鋁合金為不可熱處理強(qiáng)化型合金，具有低密度、高的比強(qiáng)度與比剛度、優(yōu)良的耐蝕性、焊接性和易于加工成形等優(yōu)點(diǎn)，成為了交通運(yùn)輸行業(yè)的理想材料。尤其是交通工具輕量化的要求，對(duì)鋁合金的需求日益增加，性能要求更高。第二相在鋁合金變形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)析出對(duì)鋁合金成型性能有著至關(guān)重要的影響。深入研究不同狀態(tài)下第二相形貌、分布以及變形過(guò)程中的析出行為是非常必要的。
　　5052鋁合金是5XXX鋁合金中應(yīng)用最廣的合金之一。本文以5052鋁合金作為基

2、礎(chǔ)合金，復(fù)合添加Er、Zr，分別單獨(dú)添加Sr與Cu進(jìn)行合金化，采用光學(xué)顯微鏡（OM）、差熱分析（DSC）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、能譜分析（EDS）、熱力模擬試驗(yàn)機(jī)（Gleeble-3500）等實(shí)驗(yàn)手段對(duì)5052、5052-Er、5052-Sr和5052-Cu四種合金不同狀態(tài)下的組織及性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，以期控制5052鋁合金中第二相的析出。
　　研究結(jié)果表明，5052、5052-Er、5052-Sr鋁合金鑄

3、態(tài)組織均由α-Al基體和針狀、漢字狀的第二相組成，第二相尺寸超過(guò)100μm，且存在大量的枝晶組織；5052-Cu鋁合金鑄態(tài)組織中除α-Al基體外，第二相主要以顆粒狀存在。三種合金化方式都在一定程度上改善了合金的鑄態(tài)組織，其中Er（Zr）、Cu元素的作用更為明顯。是因?yàn)镋r在鋁合金中除了以固溶原子存在于基體外，在凝固過(guò)程中會(huì)形成Al3Er相，作為非勻質(zhì)形核核心，細(xì)化晶粒，凈化熔體；Cu主要改變了鑄態(tài)組織中第二相的成分與形貌。
　　對(duì)

4、合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)木鶆蚧療崽幚砗螅诙嘈蚊?、尺寸、成分都發(fā)生了變化。5052、5052-Er、5052-Sr合金中第二相得到明顯的細(xì)化，析出了少量顆粒狀第二相；5052-Cu合金中顆粒狀第二相大量回熔，大量Mg、Cu原子固溶于基體中，可在后續(xù)加熱過(guò)程中以S（Al2CuMg）相析出。
　　對(duì)均勻化態(tài)5052基鋁合金進(jìn)行熱模擬等溫拉伸實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，Cu的添加顯著提升5052鋁合金的熱拉伸強(qiáng)度。5052-Cu合金在拉伸溫度為100℃、拉

5、伸速率為0.01 mm﹒s-1與拉伸溫度為250℃、拉伸速率為0.1或0.01 mm﹒s-1時(shí)，其應(yīng)力應(yīng)變曲線上出現(xiàn)了由動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效（DSA）引起的鋸齒波動(dòng)現(xiàn)象。
　　對(duì)5052-Cu鋁合金進(jìn)行熱模擬非等溫拉伸實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在拉伸速率為0.01 mm﹒s-1、升溫速率為0.25℃﹒s-1時(shí)，合金的拉伸曲線出現(xiàn)了類似于等溫拉伸的鋸齒波動(dòng)現(xiàn)象，同為動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效引起。當(dāng)升溫速率和拉伸速率增加，合金的拉伸曲線上出現(xiàn)了較長(zhǎng)的“屈服”平臺(tái)。

6、對(duì)不同狀態(tài)下的拉伸試樣進(jìn)行組織觀察，研究表明，合金中出現(xiàn)的“屈服”平臺(tái)是由合金在變形過(guò)程中動(dòng)態(tài)析出的S相導(dǎo)致。
　　對(duì)5052-Cu合金進(jìn)行等溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明熱壓縮的流變應(yīng)力，隨著溫度和應(yīng)變速率的增加而增加。顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)，470℃等溫壓縮后出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，隨著應(yīng)變速率的降低，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒比例增加，當(dāng)應(yīng)變速率為0.001 s-1時(shí)，發(fā)生了完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶；高應(yīng)變速率（0.1 s-1）下的合金中存在高密度的位錯(cuò)，破碎形