中強可焊鋁鎂鈧合金制備及其相關基礎研究.pdf

1、在工業(yè)化生產條件下，采用半連續(xù)鑄造、熱軋、冷軋和穩(wěn)定化處理技術制備了厚度為2.0mm、寬度為1200mm的鋁鎂鈧合金板材。采用熱加工模擬、熱塑性、硬度和電導率測試方法，室溫拉伸、金相和電子顯微分析方法研究了鋁鎂鈧合金在不同均勻化處理、不同熱加工工藝和穩(wěn)定化處理工藝條件下的力學性能、腐蝕性能和顯微組織結構及其變化。在此基礎上，還研制成功了鋁鎂鈧合金板材配用焊絲和研究了合金成品板材的焊接性能。論文研究獲得以下主要結論： (1)鋁鎂鈧

2、合金的成分范圍為Al-(5.5～6.5)Mg-(0.15～0.40)Mn-(0.2-0.4)Sc-(0.1～0.15)Zr-0.02Ti-0.0025Be，成分優(yōu)化結果表明，Mg應當控制在中上限，取6.0％～6.2％，Mn應當控制在中限，取0.3％，Sc和Zr含量應當分別控制在0.25％和0.12％。 (2)Mn以Al-10％Mn中間合金的形式隨鋁錠一道加入，裝在鋁錠的上層；Sc以Al-2％Sc中間合金、Zr以Al-4％Zr中間

3、合金的形式在鋁錠熔化后熔體溫度達到800℃以上時加入；Ti以塊狀Al-4％Ti和線狀A1-5％Ti-1％B中間合金兩種形式加入，其中塊狀A1-4％Ti中間合金在爐前取樣分析前加入，線狀Al-5％Ti-1％B中間合金則是在半連續(xù)鑄造時通過專用送線機構加入到靜止爐與鑄造機之間的流槽熔體中。 (3)鋁鎂鈧合金最佳精煉工藝由爐內熔體精煉凈化和爐外在線精煉凈化組成。爐外在線精煉凈化需要在精煉凈化裝置中始終通入惰性氣體，且保證氣泡均勻細小。

4、 (4)設計并改進了結晶器二次冷卻水出水孔的角度，將原來的45°改為30°，可避免大規(guī)格鑄錠冷隔和裂紋的產生。鋁鎂鈧合金最佳的熔鑄工藝參數(shù)如下： (5)半連續(xù)激冷鑄造條件下生產的鋁鎂鈧合金鑄錠在均勻化過程中有類似于傳統(tǒng)鋁合金固溶后時效過程中的析出特性，即半連續(xù)急冷鑄造過程中形成的過飽和同溶體會分解析出納米級的Al3(Sc,Zr)相。 (6)鋁鎂鈧合金鑄錠均勻化的目的除了消除鑄錠的宏觀應力從而降低鑄錠熱軋過程中的變

5、形抗力外，主要是調控過飽和固溶體分解析出Al3(Sc,Zr)的特性，使其均勻彌散分布在鋁基固溶體基體上。 (7)綜合考慮析出粒子的特性和適當降低鑄錠熱軋過程中的變形抗力以及熱軋后板材的最終拉伸力學性能，鋁鎂鈧合金鑄錠均勻化的最佳工藝為300～350℃/8h。 (8)鋁鎂鈧合金高溫壓縮變形時，應變速率的對數(shù)lnε和流變應力、lnσ、ln[sinh(ασ)]之間，ln[sinh(ασ)]和溫度T的倒數(shù)l/T之間滿足線性關系，

6、說明該合金變形過程是一種類似于高溫蠕變的熱激活過程。 (9)隨熱塑性試驗溫度升高，鋁鎂鈧合金高溫瞬時強度降低，塑性升高，350℃～400℃鑄錠合金變形抗力適中，熱塑性較好，合宜的熱軋溫度為400℃～420℃。大生產條件下，應嚴格控制道次和道次變形量，開始軋制時道次壓下量和軋制速度不宜過大，軋制變形量超過25％后，應逐漸加大道次壓下量和提高軋制速度，使變形深透到整個軋件厚度。 (10)鋁鎂鈧合金的再結晶溫度比較高，合金可以

7、在較高溫度下進行穩(wěn)定化退火處理。冷軋板材在200℃以下穩(wěn)定化退火，腐蝕速率、剝落腐蝕反而增加和變差，200℃/1h穩(wěn)定化退火后腐蝕速率最大、剝落腐蝕最嚴重；300℃/1h以上穩(wěn)定化退火，腐蝕速率變小，剝落腐蝕性能由EB級逐步向N級和P級轉化。綜合考慮合金的力學性能和抗腐蝕性能，鋁鎂鈧合金冷軋板材最佳穩(wěn)定化退火處理工藝為300℃/1h。 (11)設計和制備了鋁鎂鈧合金板材配用焊絲，這種焊絲與基材有很好的焊接相容性，焊接接頭強度系數(shù)