铝镁钪合金热加工工艺基础研究

论文摘要

以工业化生产条件下半连续铸造法生产的铝镁钪合金铸锭为研究对象，采用热模拟、热塑性、金相和电子显微分析方法研究了铸态铝镁钪合金的热加工性能。研究结果表明：（1）铝镁钪合金高温压缩变形时的流变应力取决于变形温度和应变速率，流变应力随变形温度的升高而降低；随应变速率的提高而增大。流变应力先随真应变的增加迅速升高，达到应力峰值后逐渐下降，随后趋于稳态流变表现出动态回复的特征。（2）铝镁钪合金高温变形时，应变速率的对数ln（?）和流变应力、lnσ、ln[sinh（ασ）]之间，ln[sinh（ασ）]和温度T的倒数1／T之间满足线性关系，说明该合金变形过程是一种类似于高温蠕变的热激活过程。据此求得该合余的高温变形材料常数为：求得该合金热压缩变形的流变应力方程为：（?）=4．38×109[sinh（0．0126σ）]4.81exp（-15308／RT）（3）通过热模拟实验确定合金适宜的变形温度在400℃左右，此时样品表面不会产生热裂纹；而440℃或480℃的变形温度下，只有在低应变速率下，样品表面才不产生热裂纹。（4）在相同的温度下应变速率越快，其动态回复越慢；在相同的应变速率下变形温度越高，其动态回复越快。合金在360℃变形后形成了典型的亚晶组织，随变形温度升高，亚晶尺寸增大，当变形温度达到480℃时，开始发生再结晶；随应变速率的升高，亚晶尺寸减小。（5）Al-Mg-Sc合金的瞬时高温抗拉强度和屈服强度随温度的升高而降低；其延伸率随温度的升高而增大。（6）Al-Mg-Sc合金在300℃以下拉伸，断口为穿晶型断裂，300℃以上拉伸，断口由穿晶型断裂逐步向沿晶型断裂转变，400℃以上拉伸，断口基本上是沿晶断裂，此时晶内强度高于晶界强度，拉伸时变形优先在晶界区域发生。（7）铸锭加热温度越高，轧制开裂的几率越大，Al-Mg-Sc合金铸坯的最佳热加工温度范围应当在400℃～420℃，在此条件下，合金的变形抗力较低，热塑性较好又不出现热裂纹。（8）大生产条件下，热轧开始温度为420℃，并应严格控制道次和道次变形量，开始轧制时道次压下量和轧制速度不宜过大，轧制变形量超过25％后，应逐渐加大道次压下量和提高轧制速度，使变形深透到整个轧件厚度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝镁系合金研究概况
• 1.2 微量Sc、Zr在铝镁系合金中的作用
• 1.2.1 Al-Mg-Sc合金组织特征
• 1.2.2 钪与铝镁系合金中元素的相互作用
• 1.2.3 钪对铝合金组织与性能的影响
• 1.3 铝镁系合金焊接性能
• 1.4 铝镁系合金腐蚀性能
• 1.5 铝镁系合金加工工艺
• 1.6 铝合金热轧显微组织演变规律和研究方法
• 1.6.1 热轧变形过程的动态回复及其机制
• 1.6.2 热轧变形过程的动态再结晶及其机制
• 1.6.3 热轧道次之间的静态回复与静态再结晶
• 1.6.4 影响热轧显微组织的主要因素
• 1.6.5 热变形行为的研究方法
• 1.7 本论文研究的内容和目的
• 第二章 材料制备与实验方法
• 2.1 材料制备与实验研究方案
• 2.2 合金成分设计
• 2.3 合金热加工工艺研究
• 2.3.1 均匀化处理
• 2.3.2 热加工工艺研究
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 金相组织观察
• 2.4.2 扫描电子显微镜观察
• 2.4.3 透射电子显微组织观察
• 第三章 热模拟研究
• 3.1 高温热变形流变特性的研究
• 3.1.1 应力-应变本构方程基本理论
• 3.1.2 高温等温压缩变形真应力-真应变曲线
• 3.1.3 变形条件对合金流变应力的影响
• 3.1.4 合金高温塑性变形材料常数的求解
• 3.1.5 热变形过程的特点
• 3.2 不同等温压缩变形条件对金相组织的影响
• 3.2.1 不同等温压缩变形条件对金相组织的影响
• 3.2.2 不同等温压缩变形条件下样品表面的扫描电子显微观察
• -3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况'>3.2.2.1 变形条件为360℃,10^-3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况
• -3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况'>3.2.2.2 变形条件为400℃,10^-3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况
• -3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况'>3.2.2.3 变形条件为440℃,10^-3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况
• -3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况'>3.2.2.4 变形条件为480℃,10^-3s^-1-10s^-1的试样表面热裂情况
• 3.2.3 不同等温压缩变形条件下合金的透射电子显微镜观察
• 3.3 本章小结
• 第四章 热塑性和热加工工艺研究
• 4.1 高温瞬时拉伸性能
• 4.2 拉伸后合金的微观结构
• 4.2.1 断口形貌
• 4.2.2 TEM显微组织
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 拉伸温度对合金力学性能的影响
• 4.3.2 拉伸温度对合金显微组织的影响
• 4.4 大生产条件下热轧工艺研究
• 4.4.1 大生产条件下铝镁钪合金铸锭加热制度的确定
• 4.4.2 大生产条件下铝镁钪合金道次加工率的确定
• 4.4.3 铝镁钪合金合宜的热加工温度范围
• 4.4.4 铝镁钪合金合宜的热加工道次和道次加工率
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文