含钪铝镁合金冷轧变形和退火组织及织构研究

论文摘要

采用金相显微镜技术（OM）,X-射线衍射技术（XRD）,透射电子显微分析技术（TEM）和背散射电子衍射技术（EBSD）等检测分析手段,对铝镁及铝镁钪合金在不同冷轧和稳定化退火工艺下变形织构,再结晶织构及组织进行了对比研究,结合经典金属学理论,揭示形变织构和再结晶织构的形成和演变规律,以及织构组分对合金力学性能的影响。研究工作及其结果主要如下：（1）铝镁合金在450℃热轧发生动态回复再结晶,轧制组织呈“竹节状”沿轧制方向不连续分布,经过400℃/2h的中间退火,轧制组织消失,合金再结晶完成。铝镁钪合金在450℃热轧动态再结晶不明显,轧制组织呈细长纤维状沿轧向分布,经过450℃/2h的中间退火没有发生明显的再结晶,组织与热轧态相比变化不大。（2）铝镁和铝镁钪合金的冷轧组织相似,都沿轧向呈纤维状分布。随着冷变形量的增加,纤维状冷轧组织间距更小,更细长。在纤维状组织间有破碎粒子组成的变形带组织。不同的是,在冷轧变形状态,铝镁合金冷轧组织呈波浪状沿轧向延伸,而铝镁钪合金冷轧纤维组织较平直。（3）铝镁及铝镁钪合金冷轧板主要有Brass{011}<211>、Copper{211}<111>和S{123}<634>三种形变织构,织构强度都随冷变形量的增加而增加。大变形量下Copper织构和S织构趋向饱和。（4）微观组织观察发现铝镁及铝镁钪合金冷轧组织中存在大量的位错缠结组织；微观取向研究显示,R/S取向晶粒沿轧向有良好的塑性,在轧制应力作用下与临近的Copper{211}<111>取向粒子发生相互扭转变形,形成了由Copper{211}<111>和R/S取向晶粒组成的变形带。（5）铝镁合金在300℃稳定化退火时,发生再结晶,形变织构强度剧烈下降,立方织构强度迅速上升。铝镁钪冷轧板在退火温度达到550℃时,再结晶织构强度才迅速上升。Sc使铝镁合金的再结晶温度得到极大提高。（6）稳定化退火过程中,铝镁及铝镁钪合金的再结晶机制有晶界弓出形核及亚晶合并长大。铝镁合金晶界可动性强,容易以晶界弓出机制发生再结晶；铝镁钪存在大量破碎粒子及亚晶组织,晶界可动性差,容易以亚晶合并及长大机制发生再结晶。（7）在退火过程中,铝镁及铝镁钪合金中的冷变形织构通过绕<110>及<111>作相应转动来实现向再结晶立方织构的转变。转变优先在R/S织构和Copper织构组成的变形区发生。（8）在不同方向上铝镁及铝镁钪合金的拉仲性能测试表明,铝镁钪合金经过350℃/1h稳定化退火处理后的抗拉强度比铝镁合金经过300℃/1h的稳定化退火后的抗拉强度各向异性更明显。由于Al3Sc具有强烈的抑制再结晶的作用,使得铝镁钪合金板材稳定化退火后仍然存在沿轧制方向延展拉长的煎饼状轧制组织,强烈的轧制织构得以保留,冷轧织构和具有明显方向性的轧制组织是导致铝镁钪合金产生各向异性的主要因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝镁系合金的概述
• 1.2 铝镁钪合金的研究现状
• 1.3 钪在铝合金中的作用
• 1.3.1 钪对铝合金有强的晶粒细化效应
• 1.3.2 钪对铝合金再结晶的影响
• 1.4 铝合金冷轧技术及其研究现状
• 1.5 铝合金轧制技术原理
• 1.5.1 轧制过程中的变形参数
• 1.5.2 轧制过程中轧件的咬入条件
• 1.5.3 金属在轧制过程中的流动与变形
• 1.6 铝合金热轧显微组织演变规律
• 1.6.1 热轧变形过程中的动态回复
• 1.6.2 热轧变形过程中的动态再结晶
• 1.7 织构及其相关理论
• 1.7.1 织构的定义及其影响因素
• 1.7.2 铝合金的冷轧织构
• 1.7.3 铝合金的再结晶织构
• 1.7.4 再结晶织构形成机制
• 1.7.5 织构与板材各向力学性能的关系
• 1.8 织构三维取向分布函数分析方法
• 1.8.1 三维取向分布函数
• 1.8.2 利用极图计算ODF图
• 1.8.3 面心立方金属晶粒取向分布图（ODF）分析
• 1.9 电子背散射（EBSD）与取向分析
• 1.10 本论文研究的内容和目的
• 第二章 材料制备与试验方法
• 2.1 材料制备与实验研究方案
• 2.2 合金成分设计
• 2.3 合金板材的制备
• 2.4 合金性能测试
• 2.4.1 室温拉伸力学性能测试
• 2.5 合金显微组织观察
• 2.5.1 金相组织观察
• 2.5.2 透射电子显微组织观察
• 2.6 合金宏观织构测试
• 2.7 合金微观取向测定
• 第三章 冷轧对铝镁及铝镁钪合金组织及织构的影响
• 3.1 冷轧对合金组织及微观结构演变的影响
• 3.1.1 冷轧过程中铝镁及铝镁钪合金组织金相观察
• 3.1.2 冷轧显微组织的TEM观察
• 3.2 冷轧形变织构观察
• 3.2.1 铝镁合金形变织构分析
• 3.2.2 铝镁钪合金形变织构分析
• 3.2.3 轧制变形组织微取向分析
• 3.3 分析与讨论
• 3.3.1 含钪铝镁合金轧制变形组织演变规律
• 3.3.2 大变形量下铝镁合金冷变形织构形成及转变
• 3.4 本章小结
• 第四章 铝镁及铝镁钪合金的稳定化处理
• 4.1 稳定化处理对合金组织及微结构演变的影响
• 4.1.1 稳定化处理过程中铝镁及铝镁钪合金OM观察
• 4.1.2 稳定化处理后铝镁钪合金的的TEM观察
• 4.2 稳定化处理过程中铝镁及铝镁钪合金形变织构演变研究
• 4.2.1 稳定化处理对铝镁合金形变织构的影响
• 4.2.2 稳定化处理对铝镁钪合金形变织构的影响
• 4.3 不同取向条件下铝镁及铝镁钪合金板材力学性能测试
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 含钪铝镁合金再结晶行为
• 4.4.2 冷变形织构在稳定化退火过程中的演变
• 4.4.3 钪的添加和晶体取向对力学性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果