论文部分内容阅读
本文对6016铝合金进行不同的预热处理,随后采用轧机进行异步轧制加工;结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等表征手段分析了固溶预处理和时效预处理对铝合金板材异步轧制前后组织形貌的影响。并借助X射线衍射仪采集铝合金板材加工处理过程中不同状态下的晶体取向信息,分析了其织构组分的变化及差异。通过拉伸试验以及杯突试验测量板材在前后不同状态下的性能指标,并分析了它们之间的差异。主要研究结果如下:1、观察分析了6016铝合金异步轧制前后的组织形貌,并重点分析了不同预处理下合金基体第二相的分布。初始态热轧板(未做预处理)试样,样品晶粒均沿着轧向呈带状,Mg2Si相沿晶界呈链状分布,晶界处和晶粒内分布有少许粗大第二相。轧制前进行了固溶预处理的试样,大部分第二相溶入基体中,剩下少量粗大难溶第二相于基体中。轧制前进行5h时效预处理试样,其析出相均匀分布在基体中;而轧制前进行30min时效预处理试样只有少量第二相析出。经异步轧制后,板材晶粒沿着轧制方向剧烈伸长,形成严重变形的纤维组织。经最终固溶后,合金板材试样均发生再结晶,晶粒趋于等轴化,但未完全转变成等轴晶粒,尺寸约为55μm。并且经时效预处理的板材晶粒等轴化程度较高。2、测定分析了6016铝合金在异步轧制前经预处理板材织构的变化。初始态6016铝合金板材主要含有Cube{001}(27)100(29)、Goss{011}(27)100(29)、Copper{112}(27)111(29)、Brass{011}(27)211(29)及S型织构{123}(27)634(29),其中立方织构强度最高。经固溶预处理和时效预处理,合金板材形变织构均明显弱化,再结晶织构加强,这是由于在热处理过程中组织发生静态回复与再结晶。3、对比分析了不同预处理下6016铝合金异步轧制后织构的分布。铝合金板材在异步轧制后均形成了以Brass、Copper、S为主的形变织构,再结晶织构的强度则表现明显弱化。对比几种预处理板材,经30min时效预处理板材轧制态的形变织构强度最高,Brass、Copper和S织构强度分别为9.12、5.7和9.12。这可能是因为经时效处理的合金板材的时效强化增加了轧制过程当中的轧制力,从而有利于板材形成形变织构。同时,合金板材中{111}类剪切织构的强度均有少量的提高,这主要是由于异步轧制的强剪切形变作用促使铝合金板材产生剪切织构。其中,30min时效板材剪切织构的强度最高,剪切织构E和F的强度分别为0.39和4.28。而且经最终固溶后,30min时效预处理板材的剪切织构E和F织构的强度总体上有微小的提高。4、测定分析了不同预处理下6016铝合金轧制态和固溶态的力学性能。固溶、250℃/30min和250℃/5h时效预处理轧制态板材抗拉强度分别为197.53、188.99和209.10MPa,板材的延伸率分别为7.73、9.37和8.17。经固溶后,固溶、250℃/30min和250℃/5h时效预处理板材抗拉强度均发生显著提高,抗拉强度分别为226.68、233.38和238.06MPa。并且对比不做预处理的板材,经时效预处理的抗拉强度有所提高,经固溶预处理板材的抗拉强度有所降低。不同预处理板材轧制态及固溶态下的强度、延伸率等力学性能存在差异。5、测定分析了不同预处理下6016铝合金轧制态和固溶态的成形性能。固溶、250℃/30min和250℃/5h时效预处理板材轧制后的平均塑性应变比?r值分别为0.53、0.72和0.70,板材的(35)r值依次为0.22、0.34和0.44。经异步轧制后,时效预处理板材?r值较未做预处理板材有所提高,而经固溶预处理试样较未做预处理板材略有减小。轧制板材经固溶后,?r值均有所提高,固溶、250℃/30min和250℃/5h时效预处理板材的平均塑性应变比?r值分别为0.83、0.84和0.87。相较轧制态板材,固溶态板材?r值均有所提高,且厚向各向异性度(35)r值均有明显的减小,同时杯突值IE在固溶后也有所提高。6、探讨了不同预处理6016铝合金板材组织结构与成形性能之间的关系。经时效预处理合金板材获得了较好的综合性能,其一方面来源于经时效预处理板材晶粒明显细化,晶粒度的减小有利于提高板材的强度和塑性。铝合金板材的成形性能取决于晶粒尺寸、第二相粒子、晶体取向和晶界等多种因素,但晶体取向对材料的成形性能起着重要的作用。经时效处理板材在异步轧制后,剪切织构强度有所提升,并且在随后的固溶处理后并未大幅减少,甚至剪切织构的强度总体上还略有增加。分析其原因可能是析出相在再结晶过程中对晶界运动产生影响,从而最终影响板材剪切织构的强度。而合金板材中剪切织构E和F取向密度增加,板材的塑性应变比提升,有利于改善其成形性能。