AA6014铝合金退火再结晶机制及成形性能研究

发布时间：2020-04-24 23:23

【摘要】：随着6xxx系铝合金在汽车工业上推广应用,对6xxx系铝合金的研究已然成为热点。6xxx系铝合金主要用于制造汽车外板,被要求具有强度高、成形性好的综合性能。目前对6xxx系铝合金研究主要集中在固溶及时效处理,但对其退火过程、再结晶行为研究极少。本文对AA6014合金再结晶行为及退火条件和第二相粒子对再结晶影响进行了研究,同时探究了合金成形性能、组织及织构之间的内在关系。对冷轧态AA6014铝合金板材中部(C)和边部(E)材料在200~oC和300~oC下对其进行50°C/h慢速升温的退火,确定材料再结晶温度。对材料C采用50°C/h和1.26×10~(6o)C/h的两种退火升温速率,分别在200~oC、300~oC、400~oC、500~oC、560~oC进行退火处理。采用硬度以及沿轧向(0~o)、45~o以及横向(90~o)单向拉伸试验研究其力学性能,使用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等手段表征其微观组织结构,通过粘塑性自洽(VPSC)模型对塑性应变比(r值)和成形极限图(FLD)进行模拟分析。综合分析了退火条件对AA6014铝合金再结晶退火机制及成形性能的影响。主要得到以下结论:(1)材料C和E的再结晶行为有较大差异。E的再结晶开始温度低于C,但再结晶完成温度无太大差别。两种材料在慢速升温退火时的再结晶机制不同,从而导致E材料存在较强的择优取向,晶粒呈扁平状且大于C材料再结晶晶粒。(2)升温速率影响C材料再结晶机制和再结晶晶粒尺寸。C材料慢速升温时的再结晶形核由Cube取向的定向形核及长大机制与PSN诱发形核机制共同主导,快速升温时的形核机制则趋向随机。快速升温退火时晶粒更细小。(3)升温速率影响Mg_2Si析出,从而影响再结晶硬度。慢速升温过程中的Mg_2Si相含量变化趋势总是要明显于快速升温。退火过程中再结晶硬度受Mg_2Si影响很大,是回复再结晶软化、第二相强化与第二相溶解后形成的固溶强化相互作用的结果。(4)尺寸小于1μm的Mg_2Si相会抑制再结晶及长大,而尺寸大于1μm的Mg_2Si粗大第二相则通过PSN促进再结晶形核。随着温度的升高,在PSN、晶界钉扎和晶界迁移的共同作用下晶粒在不断地长大。(5)织构对于材料不同方向上的r值影响显著。受强烈的Cube织构的影响,材料在45~o方向上取得最小的r值。总体而言VPSC模型对AA6014铝合金固溶处理后的r值具有良好的预测性。
【图文】：

全铝,空间框架结构,铝合金,车用

图1.1AudiA8 全铝车身的空间框架结构Fig. 1.1 Aluminium space frame in Audi A8车用铝合金，全球平均每辆车用铝合金占整车重量的比例仍旧较低，各大铝车生产商仍在共同努力，提高铝合金性能使得铝合金在汽车上得。预期在2025年，铝合金能大量的代替普通碳钢和高强钢，以提

晶界迁移,取向差,激活能,晶界

表明[28]，再结晶织构为 R 织构以及朝着 Goss 取向的在 RD 方构。R 取向的晶粒是在变形带间晶界处 S 取向的晶粒中形核产向的晶粒是从带状结构发展而来的，而这些带状结构先前已经[29, 30]。剪切带是很好的再结晶形核位置，Goss 取向的晶粒就是[31, 32]。在尺寸较大的粒子周围的形变基体具有很大的储存能以可以激发再结晶形核[33, 34]。这种在较大粒子处发生的粒子激mulated nucleation ,PSN)是另一种再结晶形核机制[35]。激发再结尺寸与材料中引发的应变有关。PSN 所形成的晶粒取向随机分织构取决于这些形核位置之间的竞争。方金属中退火后形成的强烈的 Cube 织构的起源以被讨论多年接受的理论是 Cube {100}<001>取向的晶粒起源于变形微观结通常是位于不稳定取向的发散旋转后产生的大取向梯度中的破碎的原始 Cube 取向晶粒。有两种解释 Cube 晶粒快速形成长大，一种是定向形核。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U465.2

【参考文献】