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Al-Mg合金再结晶织构与制耳行为的研究

李敬  
【摘要】:Al-Mg合金具有低密度、高比强度的优点,因而在工业生产中具有广阔的应用前景。但该合金由于其织构特点,在深冲时易产生制耳现象,影响制品的成品率和生产效率,造成生产过程中的资源浪费和成本增加。因此,如何通过合理的工艺设计来控制合金板材再结晶织构与变形织构的配比,降低制耳值,对实际生产至关重要。 本文所用材料为CC5005、CC5182以及DC5182铝合金热轧板材,对其进行不同工艺参数的预先热处理、冷轧和再结晶退火处理,采用X射线衍射仪测定冷轧和再结晶样品的织构,利用改进的积分法计算了织构的体积分数,建立了织构体积分数与退火温度和退火时间的数学关系式,定量分析了冷轧样品在再结晶退火过程中织构的演变规律。测定了深冲杯的制耳轮廓,在Man关于r值角相关性理论的基础上,对其进行扩展来量化晶体织构对制耳形状的作用,推导出了制耳轮廓与织构系数的关系式,模拟了不同单晶体取向的制耳轮廓,并通过对多晶体铝合金制耳轮廓的模拟分析,确定了该关系式中的材料参量。 为了研究预先回复处理对DC5182铝合金再结晶织构的影响,将冷轧后的样品在232°C回复处理,之后在260-343°C的温度范围内等温退火2s-3h。在等温退火过程中织构组份体积分数的变化遵循JMAK方程,其再结晶织构主要由R、cube和Goss织构组份构成,在相同的退火温度下,经历了预先回复处理的冷轧板比未经预先回复处理的冷轧板具有更强的R织构和更弱的cube织构。 采用硬度实验方法研究了冷轧DC5182铝合金的再结晶动力学,再结晶体积分数与退火时间的关系遵循JMAK方程,结果表明预先回复处理推迟了5182铝合金再结晶,轻微地降低了再结晶激活能,但对再结晶晶粒尺寸影响不大。 冷轧变形强烈的影响铝合金的再结晶织构。对于CC5005铝合金,随着变形量的增加,cube织构组份强度降低,而R织构组份增加,当冷轧变形量达到93.1%时,再结晶织构由强的R织构组份及弱的cube和P{011}455织构组份构成。对于DC5182铝合金,完全再结晶后,随着形变量的增加,cube织构、R织构和Goss织构强度均增强。 CC5182铝合金板在冷轧过程中,随着形变量的增加,β纤维组份增强,因此产生的与轧制方向成45°的制耳值增大,当压下量达到90%时,制耳值最大,大约为9%。而DC5182铝合金板,由于具有强的再结晶cube织构,因此产生90°的制耳。随着冷轧变形量的增加,cube组份减弱,而β纤维组份增强,因此导致90°制耳值降低,45°制耳值升高,当形变量达到83%时,两种织构达到平衡,制耳值最低,大约为3.5%。 71.5%冷轧DC5182铝合金板材的织构由β纤维、Goss和残余的cube组份构成,深冲后在与轧向成0/90°和45°方向上形成八个制耳,随着再结晶的进行,0/90°制耳消失,而45°制耳值轻微降低。71.5%冷轧CC板具有强的β纤维轧制织构,深冲后形成45°制耳,随再结晶的进行,45°制耳值降低。 利用计算机模拟技术预测了多晶铝合金样品的制耳轮廓,并与实际测量的结果进行了比较。结果表明,模拟预测的制耳轮廓与试验测得的制耳轮廓从制耳位置、大小以及形状上都是非常吻合的,且保留项次数越高,模拟预测的制耳轮廓越接近测量值,验证了公式的准确性。


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