Sr及熱處理工藝對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金板材織構(gòu)的影響.pdf

1、減輕自重以降低能耗、減少污染、提高效率已成為汽車發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì),這使得可熱處理強(qiáng)化的Al-Mg-Si-Cu合金作為汽車車身板用材得到了廣泛的關(guān)注。合金經(jīng)熱軋、冷軋、熱處理后,進(jìn)行沖壓成形,并在隨后的噴漆烘烤過程中產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化。此時(shí)板材的組織對(duì)車身板的成形性能、拉伸性能及使用性能會(huì)產(chǎn)生影響,如何利用微合金化及適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)改變板材的內(nèi)部組織從而使板材具有適宜的力學(xué)強(qiáng)度與優(yōu)良的成形性能組合,并在成形后經(jīng)過時(shí)效處理達(dá)到理想的強(qiáng)度要求,是材料工

2、作者一直追求的目標(biāo)。本文在Al-Mg-Si-Cu合金的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整合金中Sr含量、在軋制過程中對(duì)合金進(jìn)行熱處理并在固溶處理后進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理,采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及電子背散射衍射(EBSD)等分析手段,系統(tǒng)研究了不同試驗(yàn)條件對(duì)織構(gòu)組成及性能的影響,得出織構(gòu)組態(tài)與合金性能之間的關(guān)系,為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
　　(1)Sr對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金組織及性能的影響對(duì)2.5mm厚板材的

3、織構(gòu)研究表明,在合金中加入Sr不改變織構(gòu)的基本類型,但改變織構(gòu)的取向密度f(wàn)(g)。當(dāng)合金中不含Sr或含0.033％Sr(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí),最大取向密度出現(xiàn)在{011}＜211＞取向附近;當(dāng)合金中含0.093％Sr時(shí),最大取向密度出現(xiàn)在{112}＜111＞取向附近。不含Sr合金中,主要有旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)和面織構(gòu),體積百分?jǐn)?shù)分別為21.2％和38.8％(體積百分?jǐn)?shù),下同)。Sr含量為0.033％合金的織構(gòu)特征與不含Sr合金的織構(gòu)特征無(wú)明顯差別

4、,只是各織構(gòu)組分含量略有下降,體積百分?jǐn)?shù)分別為18.7％和35.6％。Sr含量為0.093％合金的織構(gòu)特征與前兩種合金的織構(gòu)特征明顯不同,旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)及面織構(gòu)的含量分別為0.024％和1.2％。對(duì)1.0mm板的織構(gòu)研究表明,不含Sr合金中存在很強(qiáng)的{011}＜122＞P取向和較強(qiáng)的{124}＜211＞S1取向;含0.033％Sr合金中存在較強(qiáng)的接近于{011}＜011＞的取向和很強(qiáng)的{112}＜111＞Cu取向、{011}＜211＞B取

5、向;含0.093％Sr合金中存在{011}＜111＞取向和較強(qiáng)的{123}＜634＞S3取向、{011}＜211＞B取向。添加0.033％Sr后,合金的抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度Rp0.2、斷后伸長(zhǎng)率A、應(yīng)變硬化指數(shù)n值、塑性應(yīng)變比r值及杯突值IE分別為360MPa、200MPa、23.3％、0.296、0.729及8.13mm。分析織構(gòu)與性能之間的關(guān)系可知,在Sr含量為0.033％的合金中軋制織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的相對(duì)比例為0.02,隨機(jī)量為

6、76.4％,合金的力學(xué)性能及成形性能最好。當(dāng)Sr含量達(dá)到0.093％時(shí),軋制織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的比例達(dá)到1.97,合金的力學(xué)性能及成形性能最差。這表明較小的軋制織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的相對(duì)比例有利于提高板材的性能。
　　(2)中間退火對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金組織及性能的影響對(duì)2.5mm板的織構(gòu)研究表明,軋間不進(jìn)行熱處理、進(jìn)行350℃熱處理1h的合金中,兩種合金所含有的織構(gòu)類型一樣,主要為R-Cube{001)＜110＞取向及強(qiáng)度較弱的

7、B、S、C取向。而經(jīng)510℃熱處理1h的合金中的R-Cube取向及B、S、C取向的強(qiáng)度比前兩種合金中相應(yīng)織構(gòu)的強(qiáng)度要低。軋間不進(jìn)行熱處理合金的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)及面織構(gòu)的體積百分?jǐn)?shù)分別為21.2％及38.8％,進(jìn)行350℃熱處理1h合金的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)及面織構(gòu)的體積百分?jǐn)?shù)分別為19.8％及37％,進(jìn)行510℃熱處理1h合金的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)及面織構(gòu)的體積百分?jǐn)?shù)分別為13.7％及31.2％。對(duì)1.0mmm板的織構(gòu)研究表明,合金不進(jìn)行軋間退火的合金中存

8、在較強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)G取向,Q取向及殘留軋制銅C取向。軋間進(jìn)行350℃退火1h的合金中存在很強(qiáng)的G取向、Q取向及R/S取向。軋間進(jìn)行510℃退火1h的合金中存在較弱的偏轉(zhuǎn)G取向、R/S取向。每種合金中都含有{111}面織構(gòu),其中進(jìn)行軋間退火處理的合金含量較多。隨著退火溫度提高,板材的拉伸強(qiáng)度下降,而斷后伸長(zhǎng)率增加。沒有進(jìn)行軋間退火處理的合金的n、r及IE值分別為0.269、0.729及8.13mmm,進(jìn)行510℃中間退火1h處理的合金的n、r及

9、IE值分別為0.311、0.788及8.98mm,進(jìn)行350℃中間退火1h的合金的n、r及IE值分別為0.310、0.774及8.77mm,介于前兩種合金之間。不進(jìn)行軋間熱處理的合金、軋間進(jìn)行350℃處理1h的合金及軋間進(jìn)行510℃處理1h的合金中軋制織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的相對(duì)比例分別為0.029、0.036及0.036,隨機(jī)量分別為76.4％、64.7％及56.6％,三種合金的成形性能差別不大。(3)預(yù)時(shí)效對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金組織

10、及性能的影響織構(gòu)分析表明,不進(jìn)行預(yù)時(shí)效的合金中出現(xiàn)了很弱的立方取向、弱的黃銅B取向、R/S取向及大壓下量時(shí)特有的Q組分。進(jìn)行150℃預(yù)時(shí)效處理5min后,PSN效應(yīng)取向強(qiáng)度較大,存在很強(qiáng)的G取向、Q取向及R/S取向。進(jìn)行150℃預(yù)時(shí)效處理30min后,合金中出現(xiàn)較強(qiáng)的立方取向(偏轉(zhuǎn))及較強(qiáng)Q取向。三種合金中都存在較多的{111}取向。性能測(cè)試表明,不進(jìn)行預(yù)時(shí)效的合金的斷后伸長(zhǎng)率、n、r及IE值分別為17％、0.273、0.701及7.8

11、9mm,合金在進(jìn)行150℃預(yù)時(shí)效5min后斷后伸長(zhǎng)率、n、r及IE值分別達(dá)到25％、0.310、0.774及8.77mm,合金在150℃預(yù)時(shí)效30mmin后抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度明顯提高,達(dá)到360MPa及210MPa,斷后伸長(zhǎng)率降至19％,n、r及IE值分別降至0.284、0.733及8.21mm。分析織構(gòu)與性能之間的關(guān)系可知,在不進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理的合金中,軋制織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的相對(duì)比例為2.5,合金的成形性能及拉伸性能最低。在進(jìn)行150℃