Mn和Zr對(duì)異步軋制及固溶后6009鋁合金板材組織和性能的影響.pdf

1、采用熔鑄法制備6009鋁合金錠坯及其添加微量Mn、Zr的鋁合金錠坯，通過(guò)異步軋機(jī)對(duì)錠坯進(jìn)行強(qiáng)剪切軋制，再利用馬弗爐對(duì)軋制板材進(jìn)行固溶處理，對(duì)比性地研究了微量元素Mn、Zr對(duì)異步軋制及固溶處理后6009鋁合金板材微觀組織和力學(xué)性能及成形性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.基于XRD織構(gòu)信息及Jtex分析軟件，計(jì)算了上述板材的形變織構(gòu)，分析了微量元素Mn、Zr對(duì)異步軋制6009鋁合金板材形變織構(gòu)的影響規(guī)律。微量元素Mn或Zr

2、對(duì)異步軋制過(guò)程中的常見(jiàn)形變織構(gòu)黃銅 B{011}<211>、銅型 C{112}<111>和{225}<554>織構(gòu)組態(tài)幾乎不產(chǎn)生影響，但 Mn或 Zr略微提高6009鋁合金板材的剪切 E織構(gòu){111}<110>和F織構(gòu){111}<112>及過(guò)渡型旋轉(zhuǎn)立方r-c ube織構(gòu){001}<110>的含量；相比于常規(guī)同步軋制板材，附加的剪切應(yīng)變是造成上述軋制板材的β線織構(gòu)向剪切織構(gòu)轉(zhuǎn)變的重要原因。
　　2.基于XRD織構(gòu)信息及Jtex分析

3、軟件，計(jì)算了上述軋制板材固溶后再結(jié)晶織構(gòu)，分析了微量元素Mn、Zr對(duì)固溶處理后6009鋁合金板材再結(jié)晶織構(gòu)的影響規(guī)律。由于固溶處理時(shí)同時(shí)發(fā)生多種再結(jié)晶機(jī)制，導(dǎo)致添加及未添加Mn或 Zr的6009鋁合金板材內(nèi)均形成了以 Cube{001}<100>織構(gòu)為主，R{124}＜211＞織構(gòu)、Q織構(gòu){013}<231>和P織構(gòu){011}<122>并存的多樣化再結(jié)晶織構(gòu)組態(tài)；Zr以彌散的粒狀β(Al3 Zr)強(qiáng)化相形式存在，其強(qiáng)化效應(yīng)導(dǎo)致該合金組織

4、形成較多剪切形變帶，使得添加Zr合金板材Q織構(gòu)含量較高；Al6Mn比Al3Zr易發(fā)生粗化，導(dǎo)致再結(jié)晶時(shí)的粒子促進(jìn)形核機(jī)制表現(xiàn)更為活躍，使得添加Mn合金板材P織構(gòu)含量較高。
　　3.基于XRD織構(gòu)信息及Jtex分析軟件，計(jì)算了固溶前后各板材剪切織構(gòu)相對(duì)密度大小，著重分析了軋制板材在固溶時(shí)的再結(jié)晶行為對(duì){111}面織構(gòu)的影響規(guī)律。盡管固溶后各合金板材剪切織構(gòu)含量不太高，但{111}面織構(gòu)均略有增加，并且，添加M n或Zr的板材固溶后{

5、111}面織構(gòu)含量較高。盡管上述再結(jié)晶機(jī)制均導(dǎo)致合金板材形成以Cube織構(gòu)為主的再結(jié)晶織構(gòu)組態(tài)，但固溶處理時(shí)的再結(jié)晶同樣也促使了{(lán)111}<110>和{111}<112>取向晶核通過(guò)定向形核和選擇生長(zhǎng)的再結(jié)晶方式形成一定的{111}面織構(gòu)，異步軋制的特殊形變方式及添加微量Mn或Zr綜合地影響了板材的這一再結(jié)晶過(guò)程。
　　4.研究了微量元素Mn、Zr對(duì)合金板材的晶粒流動(dòng)形貌、第二相分布及形貌和位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的影響。Mn和Zr顯著細(xì)化基體晶

6、粒，添加Mn或Zr合金板材的晶粒間距比未添加微量元素合金板材的晶粒間距??；進(jìn)行異步軋制時(shí)，形變晶粒不斷被壓扁、拉長(zhǎng)，第二相粒子始終沿著晶界呈鏈狀分布，并在其周?chē)p繞著大量位錯(cuò)；異步軋制合金板材中均存在Al6Mn和Al3FeSi等不可溶合金相，及 Al1.9CuMg4.3Si3.3、Mg2Si和Al2Cu等可溶合金相；添加Zr合金板材內(nèi)部還形成了不可溶Al3 Zr粒子，該粒子彌散析出、熱穩(wěn)定性好，因而比Mn更好穩(wěn)定形變亞結(jié)構(gòu)；添加M n或

7、Zr能夠有效阻礙6009鋁合金再結(jié)晶過(guò)程。
　　5.研究了微量元素Mn、Zr對(duì)異步軋制和固溶處理后6009鋁合金板材成形性能的影響規(guī)律。軋制未添加、添加M n、添加Zr的合金板材IE值為4.50，4.64和4.08，他們相應(yīng)的固溶處理后IE值為8.94，9.84和10.05;固溶處理后未添加、添加M n、添加 Zr合金板材?n值分別為0.268，0.273和0.291，r值分別為0.70，0.73和0.73，Δr值分別為-0.15

8、，-0.07和-0.05；織構(gòu)是影響軋制合金板材及其固溶后成形性能的主要因素。
　　6.研究了微量元素Mn、Zr對(duì)異步軋制和固溶處理后6009鋁合金板材的IPA值的影響。軋制未添加、添加Mn、添加Zr的合金板材的IPA值為3.2，8.3和14.5，盡管以往研究指出異步軋制可降低6xxx系鋁合金板材的IPA值，但添加M n或 Zr會(huì)影響其力學(xué)性能分布的均勻性而導(dǎo)致較高的各向異性；微量元素也會(huì)影響合金的再結(jié)晶行為，導(dǎo)致固溶后合金板材的

9、抗拉強(qiáng)度IPA值為10.7，4.6和5.5；但僅考慮形變織構(gòu)的影響不足以解釋軋制板材性能的各向異性，晶粒組織和第二相也是影響6009鋁合金板材IPA值的重要參數(shù)，因?yàn)榫Я３叽绾偷诙囝?lèi)型、數(shù)量及分布也會(huì)造成材料不同拉伸方向上對(duì)位錯(cuò)釘扎作用存在差異，從而導(dǎo)致性能的各向異性；再結(jié)晶織構(gòu)也是影響合金板材平面各向異性的主要因素。Cube和R織構(gòu)的形成導(dǎo)致6009合金板材IPA值增強(qiáng)，添加Mn或Zr的合金板材因避免過(guò)多Cube和R織構(gòu)的形成而改善