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退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响

作　者: 易成
导　师: 关绍康
学　校: 郑州大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 退火工艺 5052铝合金 显微组织 力学性能 腐蚀性能 成形性能
分类号: TG156.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


5×××铝合金板材是高技术含量、高附加值产品,广泛用于汽车、机械、航空航天、船舶、电子等产业。5052铝合金是5×××合金中使用最广泛的产品之一。目前,国内外生产5052合金板带材还是以传统的DC法铸造大扁锭热轧工艺为主,而铸轧法生产5052铝合金板带材尚未进入工业化批量生产。铸轧工艺具有节能降耗、资金投入低、生产周期短等明显优势。因此,对5052铝合金铸轧板坯进行冷轧和热处理探索试验研究,得到铸轧5052铝合金板材显微组织及性能的变化规律,这对于利用铸轧法大批量稳定生产高品质5052铝合金板带材具有十分重要的意义。本论文以双辊铸轧5052铝合金坯料为试验材料,采用差热分析(DSC)、OM、SEM以及EDS等分析测试手段,对合金板材的冷轧及其热处理工艺进行了探索性研究,重点研究了退火工艺对其显微组织和性能的影响,为实际生产铸轧5052铝合金板带材提供可靠的理论依据。主要研究结果如下：1.双辊铸轧5052铝合金板坯存在严重的中间层偏析,偏析的组成复杂,含有Al3Mg2, Al-Fe-Si等相,还有一些含稀土元素化合物及一些共晶组织。中间层Mg偏析严重,偏析处Fe、Si和稀土元素的聚集较明显。铸轧过程中,富集合金元素的液态铝沿枝晶间隙被“赶”向板坯中心部位,凝固而形成了中间层偏析。高温均匀化退火能够有效减轻中间偏析情况,使Mg等合金元素固溶到基体中,但中间偏析并不能通过均匀化退火得到消除。均匀化退火后板坯的显微硬度提高了16%,达到74.8HV0.1/20,组织均匀度得到提高。获得了铸轧5052铝合金板坯合适的高温均匀化退火工艺,其温度为580℃,保温时间为20h。2.对板坯分别旋转900和180°进行轧制后,板材的抗拉强度降低了14%,旋转90°轧制所得板材的伸长率最高为16%,且屈强比低至0.5左右。经过中间退火后板材组织和性能得到明显改善,退火温度为420℃时,抗拉强度为227MPa,伸长率达到16.4%。试验冷轧过程中中间退火温度确定为420℃,保温时间为30min。3.冷轧试验所得板材再结晶温度范围为300℃～340℃。随着退火温度升高,晶粒没有出现明显的晶粒长大,反而有变小的趋势；再结晶过程完成后,随着保温时间的延长,晶粒长大不明显。这与传统的再结晶规律不一致。试验所得冷轧板材退火后,基体中大量分散着大小为1μm的细小颗粒,从而阻碍退火时再结晶晶粒的长大,并致使板材的强度较高。340℃退火,保温1h后,抗拉强度达到280MPa以上,伸长率达到9%,强度和伸长率的配合较好,屈强比高。4.随着退火温度的升高,合金板材的耐盐酸腐蚀性得到提高。相反,合金板材耐NaCl溶液腐蚀性随着退火温度的升高而降低。热轧工艺生产的板材的腐蚀速率低,耐腐蚀性比试验所得板材好。5.在不同的退火温度条件下,冷轧退火板的各向异性均呈典型的“∧”型,呈r0<r90<r45分布。随着退火温度的升高,冷轧退火板的r逐渐降低,但是整体r值较高。Δr值随退火温度的变化并不具有规律性,|Δr|一直处于较高水平,并且Δr<0,板材容易产生45°制耳。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
图和附表清单  11-13
第1章 绪论  13-25
  1.1 课题研究的背景  13-14
  1.2 铝合金板带生产工艺及发展概况  14-19
    1.2.1 热轧工艺  14-15
    1.2.2 铸轧工艺  15-16
    1.2.3 连铸连轧工艺  16-17
    1.2.4 我国铝合金板带生产的发展趋势  17-19
  1.3 铸轧5052铝合金研究现状  19-22
    1.3.1 5052铝合金  19-20
    1.3.2 双辊连续铸轧技术的特点  20-21
    1.3.3 铸轧工艺生产5052铝合金研究现状  21-22
  1.4 5052铝合金退火工艺研究现状  22-23
  1.5 研究意义和内容以及技术路线  23-25
    1.5.1 课题研究的意义  23-24
    1.5.2 研究目标和内容  24
    1.5.3 技术路线  24-25
第2章 试验方法及分析手段  25-31
  2.1 试验材料及设备  25
    2.1.1 试验材料  25
    2.1.2 试验设备  25
  2.2 试验内容及方法  25-28
    2.2.1 试验内容  25-26
    2.2.2 试验方法  26-28
  2.3 分析测试手段  28-31
    2.3.1 金相显微组织分析  28-30
    2.3.2 SEM分析  30
    2.3.3 EDS分析  30
    2.3.4 DSC分析  30
    2.3.5 显微硬度测试  30
    2.3.6 力学拉伸测试  30-31
第3章 铸轧5052铝合金板坯的组织性能和均匀化退火处理  31-53
  3.1 铸轧5052铝合金板坯的显微组织和力学性能  31-35
    3.1.1 合金板坯显微组织特点  31-35
    3.1.2 合金铸轧板坯的拉伸力学性能  35
  3.2 铸轧板坯中间偏析的组织分析和形成原因  35-43
    3.2.1 中间偏析的组织分析  35-38
    3.2.2 中间偏析的形成原因  38-43
  3.3 均匀化退火工艺的研究  43-51
    3.3.1 均匀化热处理工艺参数及方法  43-46
    3.3.2 退火温度对合金显微组织的影响  46-48
    3.3.3 退火保温时间对合金显微组织的影响  48-50
    3.3.4 高温均匀化退火工艺参数的确定  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章 中间退火和成品退火工艺研究  53-76
  4.1 冷轧方式和退火对板坯力学性能的影响  53-56
    4.1.1 不同冷轧方式对板材力学性能的影响  53-55
    4.1.2 退火对板材力学性能的影响  55-56
  4.2 中间退火工艺研究  56-65
    4.2.1 冷轧试验轧制规范及中间退火点的确定  57-59
    4.2.2 中间退火温度对5052铝合金组织的影响  59-62
    4.2.3 中间退火温度对5052铝合金力学性能的影响  62-65
  4.3 成品退火工艺研究  65-75
    4.3.1 铸轧5052铝合金冷轧板材的再结晶  65-70
    4.3.2 退火温度对合金冷轧板组织的影响  70-73
    4.3.3 退火温度对合金冷轧板力学性能的影响  73-75
  4.4 本章小结  75-76
第5章 退火温度对合金冷轧板腐蚀性能和成形性能的影响  76-84
  5.1 退火温度对合金冷轧板腐蚀性能的影响  76-79
    5.1.1 失重腐蚀实验  76-77
    5.1.2 电化学腐蚀实验  77-79
  5.2 退火温度对合金冷轧板成形性能的影响  79-82
  5.3 本章小结  82-84
第6章 主要结论及展望  84-86
参考文献  86-92
致谢  92-93
个人简历 在学期间发表的学术论文及研究成果  93

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 热处理 > 热处理工艺 > 退火
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