Al-12.7Si-0.7Mg合金静态再结晶机理研究

论文摘要

铝硅合金具有比重轻、耐磨性好、热膨胀系数小、高比强等特点,广泛应用于汽车、航空航天等领域中。再结晶过程是加工后的金属发生的一种重要的过程,它对金属组织性能有很大的影响。本文以Al-12.7Si-0.7Mg为研究对象,利用金相显微镜、硬度仪对其热轧、冷轧再结晶退火后的组织性能变化进行了研究,并讨论了该合金的静态再结晶机理,得出以下结论：1.热轧前预热处理使铸态Al-12.7Si-0.7Mg合金中的纤维状共晶硅球化,骨骼状Mg2Si相也变为等轴状。2.经多道次热轧后Al-12.7Si-0.7Mg合金中的枝晶断开、变形,并发生动态再结晶,生成细小晶粒,硅颗粒有破裂现象；阶梯状试样经单道次热轧后获得不同压下率变形量,随着变形率的增加,合金中铝晶粒越来越大,硅的破碎程度也越来越严重。3.冷轧后合金中铝晶粒发生变形,随着压下率的增加,晶粒沿轧制方向被拉长；在硅颗粒聚集的地方,铝晶粒发生弯曲,产生更大的应力；硅颗粒在冷轧后发生扭转,尺寸较大的发生破裂。随着冷轧压下率的增加,硬度越来越大。4.温度越高,Al-12.7Si-0.7Mg合金越容易发生再结晶。硅颗粒随着温度的升高变化不大。合金的硬度随着保温时间的增加先降低,最后略微增加。5.Al-12.7Si-0.7Mg合金经压下率为70.56%冷轧后,在500℃保温,再结晶晶粒随着退火时间的增加而增大,5s时晶粒平均尺寸为5.89μm,10s的时候晶粒平均尺寸为7.23gm,30s的时候晶粒平均尺寸为7.33μm,60s的时候晶粒平均尺寸为7.54μm,180s的时候晶粒平均尺寸为7.78μm。硅颗粒受保温时间的影响不明显。6.500℃保温10s时,随着冷轧压下率的增加,Al-12.7Si-0.7Mg合金的再接晶晶粒增大。压下率为30.85%退火后的晶粒为6.33μm,压下率为51.06%退火后晶粒尺寸为6.4μm,压下率为61.7%退火后晶粒尺寸为6.41μm,压下率为70.56%退火后晶粒尺寸为7.92μm。7.Al-12.7Si-0.7Mg合金的再结晶过程发生速度极快,本实验没有确定其形核方式,只能作出推测。亚晶吞并形核,晶界突出形核,位错塞积形核都可能是其再结晶形核方式。8.A1-12.7Si-0.7Mg合金再结晶形核后的长大主要受到硅和Mg2Si的影响。尺寸较大的Si和Mg2Si相加速了再结晶,而尺寸较小的Si和Mg2Si相阻碍了再结晶。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 铝及铝合金概述
• 1.3 铸造铝硅合金概述
• 1.3.1 Al-Si合金基本性质
• 1.3.2 铝硅合金的组织
• 1.3.3 铝硅合金的铸造性能
• 1.3.4 铝硅合金的力学特点
• 1.4 铝硅合金半连续铸造
• 1.4.1 半连续铸造简介
• 1.4.2 半连续铸造的优点及存在的问题
• 1.4.3 铸锭质量
• 1.4.4 半连续铸造工艺与铸锭质量之间的关系
• 1.5 铝合金轧制简介
• 1.5.1 轧制变形区及其参数
• 1.5.2 轧制变形的表示方法
• 1.5.3 铝合热轧板带材的生产
• 1.5.4 冷轧板带材的生产
• 1.6 金属的再结晶简介
• 1.6.1 冷变形对金属组织性能的影响
• 1.6.2 金属的再结晶
• 1.6.3 课题研究意义及内容
• 第2章 实验方法及过程
• 2.1 实验方案制定
• 2.2 铸造
• 2.3 热轧
• 2.3.1 热轧坯料切取
• 2.3.2 热轧设备
• 2.3.3 热轧工艺
• 2.3.4 热轧过程
• 2.4 冷轧
• 2.4.1 轧前预处理
• 2.4.2 冷轧设备
• 2.4.3 冷轧工艺
• 2.5 再结晶退火
• 2.6 样品硬度测试
• 2.7 组织观察
• 2.7.1 金相试样制备
• 2.7.2 组织观察
• 第3章 试验结果及分析
• 3.1 铸态组织分析
• 3.2 热轧对Al-12.7Si-0.7Mg合金组织的影响
• 3.2.1 热轧预处理对组织的影响
• 3.2.2 热轧对合金组织的影响
• 3.3 冷轧对Al-12.7Si-0.7Mg合金组织的影响
• 3.3.1 不同压下率对Al-12.7Si-0.7Mg合金铝基体的影响
• 3.3.2 不同冷轧压下率下Al-12.7Si-0.7Mg合金硅颗粒的变化
• 3.3.3 Al-12.7Si-0.7Mg合金冷轧后硬度变化
• 3.3.4 冷轧后Al-12.7Si-0.7Mg合金显微组织的不均匀性
• 3.4 Al-12.7Si-0.7Mg合金冷轧后的再结晶退火
• 3.4.1 再结晶处理后Al-12.7Si-0.7Mg合金的硬度变化
• 3.4.2 再结晶处理后Al-12.7Si-0.7Mg合金组织的变化
• 3.5 Al-12.7Si-0.7Mg合金的再结晶过程分析
• 3.5.1 再结晶形核
• 3.5.2 再结晶晶粒的长大
• 3.5.3 合金元素对Al-12.7Si-0.7Mg合金再结晶的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢