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5056铝合金线材组织性能相关性研究

赵倩  
【摘要】:5056铝合金为Al-Mg系合金,在退火热处理状态下具有高的塑性、良好的强度、以及优异的耐蚀性能,高品质5056铝合金线材一直是航空抽芯铆钉的主要原材料。本论文以5056铝合金线材为研究对象,针对影响其最终组织性能的两个直接因素——最终道次冷拉变形量和退火热处理参数,基于线材晶粒组织的演变规律,研究了最终冷拉变形量和退火热处理(包括完全退火和稳定化退火)对5056铝合金线材组织与性能的影响,探讨了 5056线材组织性能的相关性,得到了如下结论:随着最终道次冷拉变形量由24.2%、38.6%增加至44.3%,线材冷拉态组织的变形程度增加,平均晶粒尺寸减小,强度升高,延伸率降低,线材的加工硬化效果显著。经稳定化退火热处理后,线材发生了不同程度的回复,强度下降,延伸率升高,变形量为38.6%时晶粒组织均匀性最高,平均尺寸最小,达到10.8 μm;经较高温度的完全退火热处理后,线材发生了完全再结晶,强度大幅下降,延伸率明显升高,变形量为44.3%时晶粒组织均匀性最高,平均尺寸最小,达到14.2 μm。确定与完全退火和稳定化退火热处理匹配的线材最终道次冷拉变形量分别为44.3%和38.6%。研究了最终道次冷拉变形量为44.3%的线材在完全退火热处理过程中组织与性能的演变规律。发现当保温2 h时,与冷拉态线材相比,经250℃退火后线材发生了少量回复,但仍以变形组织为主,组织中存在高密度的位错缠结和少量的亚结构;260℃退火后回复程度增加,270℃退火后发生了明显的再结晶,表示完全再结晶比例的0~1°晶粒平均取向差分数为95.3%;280℃退火后组织已完成再结晶,再结晶程度达到98.8%,组织均匀细小;后续再升高退火温度,再结晶比例未发生显著变化。随退火温度的升高,平均晶粒尺寸呈增加的趋势。退火温度在250℃~280℃时,强度随温度的升高而降低,延伸率升高;退火温度在280℃~460℃时,抗拉强度、屈服强度和剪切强度基本稳定,延伸率处于32.7%~36.8%之间。退火温度为280℃时延长保温时间,线材的微观组织及强度无明显变化。经280℃/2 h退火处理后,线材的组织完全再结晶,晶粒均匀细小,平均晶粒尺寸为13.9 μm,抗拉强度、屈服强度和剪切强度分别为 288 MPa、140 MPa 和 177 MPa,延伸率为 32.7%。研究了最终道次冷拉变形量为38.6%的线材在稳定化退火热处理过程中组织与性能的演变规律。保温2h时线材均发生了不同程度的回复,平均晶粒尺寸无明显差异,经240℃热处理后形成大量的亚晶,位错密度明显降低,组织均匀细小。稳定化退火温度为230℃~240℃时,线材的强度未发生显著变化;稳定化退火温度达到250℃以上时,线材强度明显降低。当稳定化退火温度为240℃时分别保温0.5 h、1 h、2 h和4h,线材的微观组织及强度未发生明显变化,延伸率处于17.8%~21.4%之间。经240℃/2h退火处理后,线材组织的均匀细小程度最高,平均晶粒尺寸为9.1 μm,抗拉强度为345 MPa,屈服强度为240 MPa,剪切强度为189 MPa,延伸率为19.7%。


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