轧制几何对冷轧和退火处理AA1050和AlSi10Mg铝合金组织、织构与性能不均匀性的影响

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金属在冷轧过程中由于轧辊间隙的剪切作用会产生织构的不均匀性并在厚度方向上发生变化。轧辊间隙的几何形状是决定剪切变形强度的主要因素。尽管有许多研究表明,轧制几何会引起形变后板材织构的不均匀性和厚度方向上的织构变化,但这种不均匀性在后续退火处理后会如何变化还有待系统地研究。并且这种织构的不均匀性对力学性能的影响尚不明确,通过调控轧制几何能否得到具有异质结构的材料也是值得探索的方向。本文研究了冷轧和退火后,轧制几何对通过常规方法制备的商业纯铝AA1050及激光选区熔化(SLM)制造的Al Si10Mg的显微组织、织构和力学性能的影响。对于AA1050铝合金,本文使用了低、中、高三种不同的轧制几何对板材进行压下量为50%和80%的轧制变形。通过电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和显微硬度研究了板材厚度方向上的显微组织、织构、力学性能的变化。本文对AA1050铝合金的再结晶动力学和完全再结晶状态的样品也进行了研究。针对SLM制备的Al Si10Mg铝合金,通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、能量色散谱(EDS)、显微硬度研究了材料冷轧及退火后在厚度方向上的显微组织、织构、第二相及力学性能的演变。本论文工作的研究结果如下:(1)虽然轧制几何对形变织构有很大的影响,并且在低和高轧制几何的轧制中观察到明显的厚度方向上的织构梯度,但结果表明,轧制几何的变化在微观组织和硬度方面都没有产生厚度方向上的梯度。(2)即使是均匀轧制的微小偏差也会在商业纯铝AA1050板材中产生贯穿厚度的织构不均匀性,但是这种不均匀性对再结晶动力学的影响很小。在完全再结晶后,仍存在贯穿厚度的织构不均匀性,但与轧制状态相比要弱一些。(3)对SLM制造的Al Si10Mg铝合金使用低的轧制几何冷轧10%,结果导致表层产生了深度约为430μm的显著形变区,并且在该区域产生了较强的高斯织构,而远离表层的心部区域与打印状态相比没有产生明显的显微组织和织构的变化。10%冷轧变形使得SLM制备的Al Si10Mg铝合金的平均硬度由130 HV提升至151HV。(4)SLM制造的Al Si10Mg冷轧10%后,再经过525℃退火4 h水淬,最后在165℃退火7 h的两阶段热处理后,在表层发生了晶粒的异常长大并因此形成了较强的{124}织构。心部区域的组织、织构与打印后直接退火的样品没有明显的差异。热处理后的冷轧样品硬度保持在103 HV,相比打印后直接退火的样品硬度提升了47%。
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