热轧对7N01铝合金组织、织构及性能的影响

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随高速列车的迅猛发展,对其大量使用的7N01铝合金材料综合性能要求越来越高。高速列车车体上大量7N01铝合金材料的加工除熔铸外,主要的加工工艺就是热塑性成形。该热塑性成形(热轧或热挤压)过程对7N01铝合金板材和型材最终使用性能起到关键性作用。但过去对7N01热变形规律的研究较少。随高铁不断提速[9-10],对7N01铝合金热塑性变形材要求越来越高。为了提高7N01铝合金热塑性变形材生产过程的控制水平,进一步提高合金材料的质量和性能,需要掌握7N01铝合金热轧过程直至最终固溶处理过程组织和织构的演变及对其力学性能的影响规律。本文采用组织、织构和力学性能等手段,研究了热轧加工变形制度对板材组织结构及性能的影响规律,为控制我国7N01铝合金热轧厚板组织均匀性提供实验依据,为提高其质量奠定基础。结果表明:(1)工厂均匀化处理后的7N01半连续扁铸锭具有较明显{100}面织构,再次均匀化处理后,不仅进一步消除铸锭组织内枝晶偏析现象,copper和cube织构略有增强,面织构基本消失。(2)道次变形温度低,板材厚度中间层更容易产生变形带,产生变形织构(包括brass、goss和S)和R织构;固溶处理后,在原始晶界上的第二相处及变形带上出现边界清晰的小晶粒,变形织构强度减弱;提高道次变形温度,变形更易集中在板材厚度的1/4层,中心层变形织构不明显,固溶处理后,中心层沿晶界分布边界清晰的小晶粒比道次变形温度低的少,变形织构(brass、goss和S)和R等强度增大。(3)随道次变形率增大,变形逐渐渗透到板材厚度中间层,当道次变形率增大40%时,板材厚度中间层发生明显的变形;当道次压下率为25%时,仅在板材厚度1/4层形成较弱的变形织构(包括brass、goss、copper和S),中间层无明显织构;增大道次压下率到40%时,1/4层变形织构不明显,但中间层形成整体较强的α取向线(包括goss、brass和{110}<110>)和copper附近织构,其中goss随压下率增大而增强;固溶处理后,板材中心层晶粒产生明显回复,变形带处和原始晶界处产生亚晶,α取向线,尤其brass和goss织构明显增强,copper附近织构减弱。(4)多道次热轧总压下率和道次压下率对合金板材组织和织构起到协同作用。当总压下率50%时,道次压下率小的板材厚度中间层晶粒变形更均匀,形成明显brass、copper和S织构,α取向线其他组分(goss和{110}<110>)和R织构较弱,而道次压下率大的板材厚度中间层晶粒变形不够均匀,甚至出现明显变形带,形成整体较强的α取向线,无明显织构。固溶处理后,发生回复,两者均产生较强的{110}<110>织构,道次压下率大的α取向线其他组分(goss和brass)也增强,道次压下率小的copper织构减弱,其他织构变化不明显。当继续增大总压下率至85%时,板材厚度中间层晶粒均严重变形成纤维状组织,两者均出现取向强度向goss和copper附近集中并增强趋势,其中道次压下率小的相对较强,而使道次压下率大的R和S织构比先前的增强,并产生大量剪切带。。固溶处理后,两者均产生明显再结晶,其中道次压下率小的再结晶主要呈等轴状聚集在第二相周围,长条状较少,goss和copper附近织构强度减弱;道次压下率大的伴有沿轧向分布的长条状和聚集在第二相粒子周围的等轴再结晶晶粒,goss和copper附近织构增强。(5)多道次热轧的3 mm薄板固溶并时效处理后,组织中存在大量交叉剪切带,主要出现与brass、copper、goss稍有偏差的织构,S变形织构和R织构,道次压下率大的copper附近织构强度较弱;随总压下率增加(从57%至91%),晶粒变形程度逐渐增加,剪切带逐渐增多,当总压下率达到84%时,难以分清各个晶粒,而形成明显纤维状组织。道次压下率小的以等轴状为主再结晶晶粒逐渐增多,总压下率从75%~84%时,仅goss附近织构减弱,其他织构无明显变化,总压下率增大到91%时,brass、copper、goss附近织构明显增强,R和S无明显变化;随道次压下率增大,沿原始变形晶界分布的再结晶晶粒除等轴状外还逐渐出现长条状,除S和R,其他织构随之增强,总压下率达91%时,copper附近织构减弱。除道次压下率大而总压下率极大达到91%的情况外,随总压下率增加,合金板材的纵向强度略有下降的趋势。
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