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本文利用微合金化思路,调整Al-Mg系合金的元素含量、加入过渡族元素,通过合适的均匀化工艺形成弥散相。采用不同形变方式、形变参数和退火工艺,控制合金的组织状态和性能。通过改善合金成分和加工工艺,获得良好的组织,从而在保留合金原有的良好耐蚀性和焊接性的基础上提高合金的强度、塑性和热稳定性,得到具有良好综合性能的非时效强化铝合金。 均匀化基本消除了晶内合金元素偏析,使晶界上含Mg非平衡共晶相得到回溶,并得到分布均匀、密集、细小的共格弥散相Al3Zr,从而提高合金的强度。 热挤压可以消除合金的铸态组织缺陷、破碎并分散粗大第二相,细化晶粒组织,从而大幅度提高合金的屈服强度和抗拉强度以及延伸率。 热挤压过程中以回复作用为主,发生少量在晶界处的非连续再结晶;由于储存能的释放,在随后退火中,再结晶形核率较低。 对铸态合金进行高温等通道转角挤压,可以焊合铸态合金内的疏松和孔洞、破碎和分散原始粗大相、细化合金的晶粒。随挤压道次增加,大角晶界比例逐渐增加,平均取向差逐渐增大。相应地,合金的强度和延伸率均随ECAP道次增加而增加,并且在1道次时提高幅度较大,之后上升缓慢。 合金高温ECAP的晶粒细化机制主要是基于位错增殖、运动和回复的连续动态再结晶,而在晶界和晶界三向交叉处的非连续再结晶形核也对晶粒细化和大角晶界比例的提高有所贡献,特别是在应变累计到8道次后。在随后退火过程中,由于储存能较低,且应变和弥散相分布的不均匀,发生晶粒异常长大。 对热挤压态合金在室温和200℃进行冷轧、温轧,合金强度获得显著提高,A合金冷轧变形量88%时,屈服强度达到492.8MPa,抗拉强度为525.6MPa。 冷、温轧后,合金内呈典型的轧制变形组织,形成带状亚结构,内部包含胞块组织,以GNBs和IDBs边界分隔。由于储存能高,在退火过程中形核率较高,得到尺寸均匀的等轴细小晶粒组织。 Al3Zr弥散相能有效钉扎位错、亚晶界和晶界。在热、冷变形过程中均降低合金中回复的速率,使得到的(亚)晶粒组织更加细小。且在静态退火过程中,Al3Zr弥散相抑制再结晶和晶粒长大,使再结晶温度提高100℃。在相同变形条件下,A合金强度比5083Al合金高出15MPa-40MPa。这是A合金中固溶强化、弥散强化和细晶强化(亚晶强化)综合作用的结果。 形变后的组织特征参数,包括亚结构的尺寸和平均取向差角,对合金的强度有重要影响,可以用数学模型定量描述。可以通过控制形变参数,以及添加合金元素和引入弥散相,来调节合金的组织特征参数。 热ECAP和冷轧退火得到的具有高比例大角晶界的细晶组织,有利于合金塑性的提高。不同形变方式对粗大相破碎程度的不同也会引起塑性的差别。 因此,可以通过选择适当的形变方式、形变参数和退火工艺获得合金中需要的组织状态,通过调节合金元素和弥散相的引入控制组织的变化,从而获得综合性能较好的非时效强化Al-Mg合金。