退火工艺对铝铁合金冷轧板组织及性能的影响

发布时间：2020-09-27 18:14

　　铝铁合金具有耐热、耐磨、抗腐蚀、高温下抗氧化及抗硫化腐蚀等优良性能,因此在航空航天、兵器和汽车领域有着广阔的应用前景。但铝铁合金中存在的Al-Fe相一般呈针状或片状,会严重割裂基体,造成应力集中,大大降低铝铁合金的力学性能。并且经冷轧变形的金属会发生加工硬化不利于后续加工。因此研究稀土元素La对冷轧铝铁合金退火过程中组织及性能的作用具有重要意义。本课题以内蒙古中拓铝业有限公司生产的铝铁合金冷轧板为研究对象,采用微观组织表征及力学性能相结合的方法,系统研究了再结晶退火过程中不同La添加量铝铁合金冷轧板的组织及力学性能的变化,探究了铝铁合金冷轧板再结晶织构的演变规律。对La添加量分别为0、0.2wt.%、0.4wt.%的铝铁合金冷轧板进行恒温退火和恒时退火。实验结果表明,添加La元素可通过其变质作用对铝铁相形貌和尺寸上有所改变,使得冷轧态的铝铁相由粗大的长条状向球状发展,完成再结晶的铝铁相宽度方向上尺寸有了显著的减小。恒时退火条件下,三种铝铁合金315℃保温3小时后完成再结晶。三种铝铁合金在部分再结晶时拉伸性能存在一定差异,稀土La的添加降低了材料的屈服强度、抗拉强度,提高了材料的延伸率,并且La添加量为0.2wt.%的铝铁试样相比0.4wt.%的试样具有较高的抗拉强度与延伸率。而完成再结晶后,三种铝铁合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率相差不大。恒温条件下,315℃恒温条件1h便完成再结晶,365℃条件下5min便已完成再结晶。三种合金的抗拉强度、屈服强度随保温时间的变化趋势大致相同,La添加量为0.2wt.%的铝铁合金其抗拉强度和屈服强度均略高于其余两种合金。对La添加量为0.2wt.%的铝铁合金冷轧板进行宏观织构及微观织构的测定,以及对退火再结晶过程中晶粒尺寸、晶粒间取向差进行统计分析。实验结果表明,宏观织构在冷轧时以β取向线为主,而在再结晶退火过程中轧制S{124}211向R{124}211转变,所生成的R织构在欧拉空间中以取向线出现的位置与β线相似。冷轧态的铝铁合金中存在很多取向的晶粒,各种取向的晶粒相间分布,以001取向及111取向为主,此时大量的碎晶及亚晶分布在样品空间中,形成大量的大角度晶界;在部分再结晶过程中,111取向晶粒几乎占据了整个组织空间,表现出较为单一的取向,合金中以小角度晶界及亚晶为主;当完全再结晶时,晶粒的晶界清晰,合金中以001取向和111取向的晶粒为主,取向的多样性增强,大角度晶界略有增加。综合三种La添加量的铝铁合金在不同热处理状态下的微观组织、硬度及拉伸性能,当La添加量为0.2wt.%时,铝铁合金在冷轧态及完全再结晶后均具有较好的微观组织,在部分再结晶及完全再结晶后均具有较好的抗拉强度和延伸率。另外,Fe元素的作用使得铝铁合金完全再结晶后形成强烈的R{124}211。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG156.2;TG146.21
【部分图文】：

示意图,织构,取向分布函数,金属

其织构类型为“纯金属型”，而另一类低层错能的金属（如银织构类型为“合金型”织构。具有较高层错能的材料，其塑性变形错滑移，有利于纯铜型织构的形成，而对于低层错能金属，其塑性是滑移和孪生，易形成黄铜型织构＾５３＂６２］。高层错能金属的乳制织构１｝＜１００＞、Ｂ｛０１１｝＜２１１＞、Ｓ｛１２３｝＜６３４＞、Ｃｕ｛１１２｝＜１１１＞等，当变形轧织构的缉分含量也会增大【６３］。表１－１所示为铝合金中常见的形变大多情况下并不需要对取向分布函数所提供的全部数据进行分析，某一过程中取向空间中一些特定取向线上取向分布函数值的变化过分布分析简化为取向线分析，图１－１展示了邋ＦＣＣ金属冷乳变形时向空间的聚集区域示意图，Ｓ卩ａ和ｐ取向线％６６］，在ａ线上的重要取＜１00＞、８｛0１１｝＜２１１＞等，０线上的重要取向有（：１１｛１１２｝＜１１１＞、５｛１２３｝＜６１丨＜２１１＞【５４，６７］。当变形很小时，（！线和＾线的取向密度较为均匀，变形会向Ｐ取向线的主要取向位置聚集。逡逑９0！逦逡逑

技术路线图,技术路线,课题,实验方法

图１－２本课题所使用的实验方法及技术路线逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｍｅｔｈｏｄｓ邋ａｎｄ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅｓ邋ｆｏｒ邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ逡逑

单向拉伸试验,试样尺寸,室温,试样

《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》，对于厚度为０．１？１２．５逡逑的板材选取５０ｍｍ的定标距试样，长度方向应保证与轧制方向平行，试样具体尺逡逑寸如图２－２所示。逡逑Ｕｎｉｔ：ｍｍ逦＾逦Ｒｏｌｌｉｎｇ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逦逡逑７逦Ｔ逡逑＾逦ｆ逦，逦￣￣＇逡逑逦逦逦ｎ逡逑逦逦邋￣ｉ逡逑逦＾逦＾逦Ｌ＝５０逦＾逦＾逦Ｌ逡逑逦Ｌ＝５８逦逡逑逦Ｌ，＝１１０逦逡逑图２－２室温单向拉伸试验试样尺寸逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｒｏｏｍ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｔｅｓｔ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎ逡逑为保证实验结果的可靠性以及有效性，每种试样加工４根以保证有３组有效逡逑的拉伸实验结果。并将有效结果取算数平均值作为该试样的结果。本实验的试样逡逑１３逡逑

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