微合金化及热轧工艺对铝硅镁基型材组织和性能的影响

发布时间：2017-08-17 02:11

  本文关键词：微合金化及热轧工艺对铝硅镁基型材组织和性能的影响

  更多相关文章： 近共晶铝硅镁合金 微合金化 显微组织 力学性能 热轧制工艺

【摘要】：与传统6000系建筑铝型材相比,近共晶Al-Si-Mg合金具有铸造性能好、强度高、成本低等优点。课题组前期实验表明,近共晶Al-Si-Mg合金具有良好的热变形成形能力,通过适当的变形热处理后可以达到强度和塑性的良好结合,具有成为铝型材的巨大潜力。本文以近共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,结合微合金化和热轧制变形制备高性能近共晶Al-Si-Mg基合金型材。通过合金组织观察和性能测试,考察了Zr、Ti、V等元素微合金化及热轧制工艺对近共晶Al-Si-Mg合金组织和性能的影响。微量Zr、Ti、V的添加对近共晶Al-12.5 wt%Si-0.6wt%Mg合金铸态及均匀化态的组织和性能没有明显影响；在轧制态下,Zr、Ti、V等元素的添加能够提高合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率。研究发现：微量Zr、Ti、V等元素的添加,一方面能够抑制合金热轧制过程中的动态再结晶；另一方面能够抑制合金热轧制过程中Mg2Si的动态析出,Zr、V抑制Mg2Si动态析出的能力要强于Ti。Zr、Ti、V对动态再结晶和Mg2Si动态析出的抑制作用是轧制态合金性能提高的主要原因。热轧制温度和压下率显著影响近共晶Al-12.5wt%Si-0.6wt%Mg-0.1wt%Ti合金型材的组织和性能。轧制温度的降低和压下率的增加都会加剧Mg2Si相的动态析出。这种动态析出对基体没有强化作用,反而使固溶强化效果削弱；但这些细小弥散的析出相会增加对晶界迁移的钉扎作用,从而细化再结晶晶粒。在压下率为33%的条件下,轧制温度从500℃升至540℃,合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了12%和20%,主要与Mg2Si的动态析出有关。在540℃下,随着压下率从33%升高至67%,合金在轧制态下的屈服强度、抗拉强度和伸长率都升高,主要原因在于再结晶晶粒更加细小而均匀。通过微合金化与热轧制变形相结合,Al-12.5wt%Si-0.6wt%Mg-0.1wt%Ti合金具有高的强度和良好的塑性,其轧制态屈服强度、抗拉强度和伸长率分别能够达到173.3MPa、243.8MPa和9.4%。其合适的热轧工艺是：轧制温度540℃,压下率67%。
【关键词】：近共晶铝硅镁合金 微合金化 显微组织 力学性能 热轧制工艺
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TG339
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 概述9
• 1.2 铝硅合金的研究9-14
• 1.2.1 铸造铝硅合金9-10
• 1.2.2 铝硅合金的变质处理10-11
• 1.2.3 合金元素对铝硅合金组织和性能的影响11-13
• 1.2.4 铝硅合金的热变形研究13-14
• 1.3 热轧制在铝合金中的应用14-16
• 1.4 铝合金中的动态再结晶研究16-19
• 1.4.1 动态回复与动态再结晶16-18
• 1.4.2 影响动态再结晶的因素18-19
• 1.5 选题背景及意义19-20
• 1.6 研究内容20-22
• 第二章 试验方法22-29
• 2.1 技术路线22
• 2.2 成分设计和合金制备22-25
• 2.2.1 成分设计22-24
• 2.2.2 合金的熔炼24-25
• 2.3 材料加工工艺25-26
• 2.3.1 热轧制工艺25-26
• 2.3.2 热处理工艺26
• 2.4 组织观察和性能测试26-29
• 2.4.1 合金成分分析26
• 2.4.2 室温拉伸性能测试26-27
• 2.4.3 显微硬度测试27
• 2.4.4 金相组织观察27
• 2.4.5 扫描电镜观察27-28
• 2.4.6 透射电镜观察28
• 2.4.7 X射线衍射(XRD)分析28-29
• 第三章 Zr/Ti/V添加对近共晶Al-Si-Mg合金组织和性能的影响29-64
• 3.1 合金成分29-30
• 3.2 六种Zr/Ti/V微合金化样品的铸态组织30-35
• 3.2.1 铸态组织特征30-31
• 3.2.2 铸态组织中的第二相31-35
• 3.3 六种Zr/Ti/V微合金化合金轧制前后的显微组织35-54
• 3.3.1 六种合金轧制前后的组织演变35-42
• 3.3.2 热轧过程中的动态再结晶42-51
• 3.3.3 Zr、Ti、V微合金化对Mg_2Si相动态析出的影响51-54
• 3.4 六种Zr/Ti/V微合金化合金的力学性能54-62
• 3.4.1 六种Zr/Ti/V微合金化合金不同状态下的室温拉伸性能54-57
• 3.4.2 拉伸试样断口形貌分析57-58
• 3.4.3 合金不同状态下力学性能变化分析58-62
• 3.5 小结62-64
• 第四章 热轧工艺对近共晶Al-Si-Mg合金组织和性能的影响64-78
• 4.1 热轧温度对A2合金组织和性能的影响65-71
• 4.1.1 热轧温度对A2合金显微组织的影响65-70
• 4.1.2 热轧温度对A2合金力学性能的影响70-71
• 4.2 压下率对A2合金组织和性能的影响71-77
• 4.2.1 压下率对A2合金显微组织的影响71-75
• 4.2.2 压下率对A2合金力学性能的影响75-77
• 4.3 小结77-78
• 第五章 结论78-80
• 参考文献80-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士期间的学术成果88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;俄研究硼微合金化工艺[J];铁合金;2000年06期

2 东涛,付俊岩;试论我国钢的微合金化发展方向[J];中国冶金;2002年05期

3 ;首钢研制出新型微合金钢筋[J];炼钢;2002年03期

4 梅洪生;微合金化应用与控制评述[J];特钢技术;2003年01期

5 李钰;大卫·米尔本;;钒微合金化锻造钢[J];钢铁钒钛;2013年04期

6 马捷;低碳微合金化铸钢[J];铸造;1990年02期

7 ;铌、钒微合金紧固体钢的研究[J];钢铁研究学报;1995年01期

8 李学富;65Г微合金化提高其性能[J];冶金标准化与质量;1996年09期

9 董寅生,苏华钦,梅建平,刘传博;中碳铸钢微合金化的研究[J];东南大学学报;1997年05期

10 胡心彬,李麟,吴晓春;铌微合金化在特殊钢中的应用[J];金属热处理;2003年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 裴陈新;王立涛;裴英豪;董梅;施立发;;钛、铌微合金化对磁极钢性能影响研究[A];2013钒钛高强钢开发与应用技术交流会论文集[C];2013年

2 马志英;胡志军;杨弋涛;;低碳微合金化铸钢的研制与性能测试[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年

3 王洪利;刘宏玉;王瑞敏;周鹏;黄_g;;帘线钢微合金化后的组织与性能研究[A];2011金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2011年

4 肖乃成;魏国强;唐田华;;HRB335Nb铌微合金化钢筋的开发[A];2007年度泛珠三角十一省（区）炼钢连铸年会论文专辑[C];2007年

5 李剑华;;铌微合金化HRB400带肋钢筋的生产实践[A];2009年河北省冶金学会炼钢—连铸技术与学术年会论文集[C];2009年

6 周玉丽;王全礼;鲁丽燕;邸全康;李艳平;刘健;张崴;;非微合金化HRB400钢筋生产技术研究[A];2009全国建筑钢筋生产、设计与应用技术交流研讨会会议文集[C];2009年

7 龚庆华;吴保桥;;BS55C H型钢V—N微合金化的试验研究[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年

8 陈伟;赵宇;张卫强;庾郁梅;李金柱;施哲;;采用富氮钒微合金化生产大规格HRB500钢筋[A];2013钒钛高强钢开发与应用技术交流会论文集[C];2013年

9 陈学文;毛新平;李烈军;钟志永;庄汉洲;许传芬;;Ti微合金化高强耐候钢的成分设计研究[A];2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会论文摘要集[C];2013年

10 张小雪;刘兰俊;李永红;;微合金化对高碳当量灰铁组织的影响[A];第十三届21省（市、区）4市铸造会议暨第七届安徽省铸造技术大会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王文军 东涛;铌微合金化工程用钢[N];世界金属导报;2014年

2 王庆;钒氮微合金化前景广阔[N];中国冶金报;2002年

3 本报记者 王庆;钒氮微合金化新途径[N];中国冶金报;2004年

4 周一平 董雅君;大力发展钒微合金化先进钢铁材料实现铁道车辆用钢升级换代[N];世界金属导报;2004年

5 ;铌微合金化技术发展历程及其在长型材中应用[N];世界金属导报;2005年

6 戴维·米尔本 李钰;钒微合金化工艺在生产高强度抗震钢筋方面的冶金优势[N];世界金属导报;2010年

7 本报记者 夏杰生;发展微合金化 圆钢铁强国梦[N];中国冶金报;2001年

8 杨雄飞;现代高强度铌微合金化结构钢[N];世界金属导报;2013年

9 ;铌微合金化汽车板[N];世界金属导报;2006年

10 东海 付俊岩;微合金化——现代钢组织细化和性能控制的核心[N];中国冶金报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 余式昌;微合金化奥氏体气阀钢的组织和性能研究[D];东南大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李韶雨;昆钢微合金铁粉的超细化制备[D];昆明理工大学;2015年

2 邢清源;5356铝合金电磁连铸、净化和微合金化工艺研究[D];大连理工大学;2015年

3 余爱武;Ti、Zr复合微合金化对纯铝组织和性能的影响[D];南昌航空大学;2014年

4 吕昌略;微合金化及热轧工艺对铝硅镁基型材组织和性能的影响[D];东南大学;2015年

5 付博;钒氮微合金化77B、82B钢组织和性能的研究[D];昆明理工大学;2009年

6 魏胜辉;微合金化对铸钢组织和力学性能的影响[D];河北科技大学;2009年

7 邹航;微合金化高强度钢研究[D];武汉科技大学;2012年

8 吴毅;V/Ti微合金化对中碳钢组织结构及机械性能影响机制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 徐斌;高强度抗震钢筋V-Cr复合微合金化的实验研究[D];武汉科技大学;2011年

10 康殿才;微合金化HRB400生产工艺的优化研究[D];青岛理工大学;2013年

，

本文编号：686624