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微合金化及热轧工艺对铝硅镁基型材组织和性能的影响

微合金化及热轧工艺对铝硅镁基型材组织和性能的影响

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作者：吕昌略东南大学

学位级别：硕士

与传统6000系建筑铝型材相比,近共晶Al-Si-Mg合金具有铸造性能好、强度高、成本低等优点。课题组前期实验表明,近共晶Al-Si-Mg合金具有良好的热变形成形能力,通过适当的变形热处理后可以达到强度和塑性的良好结合,具有成为铝型材的巨大... 详细信息

与传统6000系建筑铝型材相比,近共晶Al-Si-Mg合金具有铸造性能好、强度高、成本低等优点。课题组前期实验表明,近共晶Al-Si-Mg合金具有良好的热变形成形能力,通过适当的变形热处理后可以达到强度和塑性的良好结合,具有成为铝型材的巨大潜力。本文以近共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,结合微合金化和热轧制变形制备高性能近共晶Al-Si-Mg基合金型材。通过合金组织观察和性能测试,考察了Zr、Ti、V等元素微合金化及热轧制工艺对近共晶Al-Si-Mg合金组织和性能的影响。微量Zr、Ti、V的添加对近共晶Al-12.5 wt%Si-0.6wt%Mg合金铸态及均匀化态的组织和性能没有明显影响;在轧制态下,Zr、Ti、V等元素的添加能够提高合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率。研究发现：微量Zr、Ti、V等元素的添加,一方面能够抑制合金热轧制过程中的动态再结晶;另一方面能够抑制合金热轧制过程中Mg2Si的动态析出,Zr、V抑制Mg2Si动态析出的能力要强于Ti。Zr、Ti、V对动态再结晶和Mg2Si动态析出的抑制作用是轧制态合金性能提高的主要原因。热轧制温度和压下率显著影响近共晶Al-12.5wt%Si-0.6wt%Mg-0.1wt%Ti合金型材的组织和性能。轧制温度的降低和压下率的增加都会加剧Mg2Si相的动态析出。这种动态析出对基体没有强化作用,反而使固溶强化效果削弱;但这些细小弥散的析出相会增加对晶界迁移的钉扎作用,从而细化再结晶晶粒。在压下率为33%的条件下,轧制温度从500℃升至540℃,合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了12%和20%,主要与Mg2Si的动态析出有关。在540℃下,随着压下率从33%升高至67%,合金在轧制态下的屈服强度、抗拉强度和伸长率都升高,主要原因在于再结晶晶粒更加细小而均匀。通过微合金化与热轧制变形相结合,Al-12.5wt%Si-0.6wt%Mg-0.1wt%Ti合金具有高的强度和良好的塑性,其轧制态屈服强度、抗拉强度和伸长率分别能够达到173.3MPa、243.8MPa和9.4%。其合适的热轧工艺是：轧制温度540℃,压下率67%。

关键词：近共晶铝硅镁合金微合金化显微组织力学性能热轧制工艺

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