经高效熔体处理的易拉罐用铝材微观组织与力学性能研究

发布时间：2020-10-02 08:27

　　本文针对国产易拉罐用铝材的冶金质量普遍较国外差，关键性能指标难以满足制罐、冲罐要求等现状，从改善和提高易拉罐用铝材的内在冶金质量入手，首次利用高效熔体处理技术制备易拉罐用铝材。采用光学金相显微镜(OM)、环境扫描电镜(ESEM)、XRD、DTA及力学性能测试等现代分析与观测手段，较深入、系统地探讨经高效熔体处理的易拉罐用铝材在不同状态(铸态、轧制态、均匀化及中间退火态)下显微组织与力学性能的变化规律，分析冶金缺陷的影响及其作用机理，并结合常规熔体处理及国内外成品板材进行综合对比，优化出试验条件下的最佳热处理工艺。主要研究结果如下： 1、高效熔体处理可显著改善易拉罐用铝材的冶金质量，稀土元素(RE)对富Fe相具有明显的变质作用，使其呈短小骨骼状或小球状，晶内第二相弥散析出，从而直接影响铸态下的断裂方式，与未处理相比，抗拉强度与伸长率分别提高16.6％及90.2％。 2、均匀化退火后，经高效熔体处理的易拉罐用铝材晶界处第二相的球化效果较为明显，最佳均匀化退火工艺为：450～500℃保温12～15h，空冷。与常规熔体处理工艺相比，该优化工艺在较低的均匀化温度或较短的保温时间下即可达到较为理想的组织均匀状态，第二相细小圆整，综合力学性能优于常规熔体处理，并有利于降低生产过程中的能耗。 3、高效熔体处理提高易拉罐用铝材的再结晶温度并可加快其再结晶形核速率，中间退火优化工艺为：430℃保温1h，空冷。在此条件下，再结晶晶粒组织细小且等轴均匀，板材的平面塑性各向异性程度最低，材料的断裂方式以穿晶微孔聚集型断裂为主，具有较合适的表面硬度与力学性能。 4、在试验条件下，经高效熔体处理的易拉罐用铝材在冶金质量上优于国内外产品，与国内板材相比，分别提高9.1％和19.6％，δ提高12.8％，主要力学性能基本达到或略超过国外板材的性能水平，可望满足罐要求。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2002
【中图分类】：TG146.21
【文章目录】：
前言
第一章文献综述
    1.1 易拉罐的发展现状与趋势
    1.2 易拉罐用铝材的发展现状
        1.2.1 易拉罐用铝材的质量要求及生产工艺特点
        1.2.2 易拉罐用铝材的发展趋势
        1.2.3 易拉罐用铝材的国内发展现状及存在的问题
    1.3 影响易拉罐用铝材质量的工艺因素分析
        1.3.1 铝熔体处理技术概述
            1.3.1.1 铝熔体净化处理技术
            1.3.1.2 结晶组织微细化处理技术的研究概况
            1.3.1.3 杂质相的危害及变质技术
        1.3.2 铸锭均匀化退火
        1.3.3 中间退火
    1.4 主要研究内容及试验技术工艺路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 试验技术工艺路线
    1.5 本章小结
第二章试验条件与方法
    2.1 试验材料
    2.2 熔铸、轧制、热处理及其设备
    2.3 高效熔体处理工艺
    2.4 铝熔体处理效果检测方法
    2.5 力学性能测试
        2.5.1 拉伸性能试验
        2.5.2 硬度测试
    2.6 塑性应变比试验
    2.7 显微组织的观察与分析
    2.8 差热微分热分析（DTA）
    2.9 X射线衍射分析（XRD）
    2.10 本章小结
第三章经高效熔体处理的易拉罐用铝材铸态组织与力学性能研究
    3.1 高效熔体处理对易拉罐用铝材的净化效果
        3.1.1 试验结果
        3.1.2 净化机理的分析与讨论
    3.2 高效熔体处理对易拉罐用铝材晶粒组织的细化效果
        3.2.1 细化效果
        3.2.2 细化机理分析
    3.3 高效熔体处理对易拉罐用铝材的变质效果
        3.3.1 变质效果
        3.3.2 变质机理的分析与讨论
    3.4 高效熔体处理对易拉罐用铝材铸态力学性能的影响
        3.4.1 试验结果
        3.4.2 冶金缺陷对材料断裂特征的影响
    3.5 本章小结
第四章经高效熔体处理的易拉罐用铝材均匀化组织与力学性能研究
    4.1 均匀化退火试验工艺参数范围的确定
    4.2 均匀化退火工艺对易拉罐用铝材显微组织的影响
        4.2.1 均匀化温度的影响
        4.2.2 均匀化退火保温时间的影响
    4.3 均匀化退火工艺对易拉罐用铝材性能的影响
        4.3.1 均匀化工艺对易拉罐用铝材硬度的影响
        4.3.2 均匀化工艺对易拉罐用铝材力学性能的影响
    4.4 本章小结
第五章经高效熔体处理的易拉罐用铝材中间退火组织与力学性能研究
    5.1 易拉罐用铝材轧制态显微组织与力学性能
    5.2 易拉罐用铝材的中间退火再结晶组织与力学性能
        5.2.1 中间退火工艺对易拉罐用铝材硬度与再结晶组织的影响
            5.2.1.1 中间退火温度的影响
            5.2.1.2 保温时间的影响
        5.2.2 中间退火工艺对易拉罐用铝材力学性能与断裂特征的影响
        5.2.3 塑性应变比试验
    5.3 国内外成品板材与试验材料的综合比较
        5.3.1 不同板材的组织特征比较
        5.3.2 不同板材的力学性能对比
    5.4 本章小结
总结论
研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文

【引证文献】