铝合金轧制变形及再结晶退火过程中微结构与织构的研究.doc

铝合金轧制变形及再结晶退火过程中微结构与织构的研究铝和铝合金密度低、比强度高、延展性好、且易加工形成,在电力、航空、化工、建筑和交通等工业部门及日常生活中获得了广泛应用,是目前使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。在铝合金板材中通常会存在塑形各向异性,这会显著影响到金属的成型性和产品效能。铝合金板材的形变热处理过程中,特定的取向或者晶体学织构的形成对于板材机械性能的各向异性和成型性起着重要的作用。因此,结合织构和塑性变形行为在一起的研究十分具有实际意义。本文主要研究了DC1050铝合金、CC2037铝合金以及DC5182铝合金轧制变形及再结晶退火过程中的微结构与织构。通过运用EBSD系统我们研究了多晶体1050铝合金在室温下冷轧变形过程中的显微组织演变以及取向的旋转行为,分析了平面应变下晶界特征的变化(例如,取向差和晶界的分布),在整个变形过程中观察了单个晶粒内部的取向旋转行为。随着轧制变形量增大,晶粒平均取向差增大,相应的取向差分布变宽;而晶粒分散程度与初始取向有关,当初始取向与β-fiber相差较大时,晶粒的旋转路径长,晶粒分散程度大。在塑性变形的早期阶段,晶粒的变形是不均匀的,在三叉晶界区和沿着晶界处产生显著的局部应变,存在较大的变形;在冷轧过程中存在RDr-cube取向向S取向的转变路径,从NDr-cube取向向copper取向以及brass取向转变的路径;同时,我们还发现了从NDr-cube取向到brass取向和Goss取向的转变路径以及R取向向S、C取向的转变。通过X射线衍射技术研究了在冷轧变形过程中连铸连轧2037铝合金热轧板织构随沉淀相状态的演变。CC2037铝合金热轧板具有典型的变形结构,织构组成为较强的β纤维轧制织构;在固溶处理500℃退火2小时后,再结晶织构为较强的cube织构。在150℃时效过程中随时效时间的延长,CC2037铝合金的电阻率逐渐降低,沉淀相数量增加;在时效24天时,CC2037铝合金的硬度达到峰值。通过数学公式定量分析了轧制织构的进展,可以发现随着沉淀相的析出,cube+r-cube组分的消失速率降低,在较低应变下时效过程中产生的沉淀略微降低了剩余组分的消失速率;而当应变较大时,??和?沉淀相显著地提高了剩余组分的消失速率。综合上述作用结果,β纤维轧制织构的演变速率基本没有变化。沉淀相状态强烈的影响了β纤维上的取向强度的分布。随时效时间的延长,更多的初始cube取向晶粒旋转到C取向而不是B取向,最终导致了随轧制压下量的增加C取向强度的迅速升高。通过研究沉淀相状态对2037铝合金再结晶的研究可以发现,随着沉淀相的析出,CC2037铝合金再结晶晶粒的尺寸没有明显变化,但推迟了再结晶。对于CC2037铝合金热轧板经固溶处理+时效处理的试样和经固溶处理+20%预先冷轧+时效处理的试样,再结晶织构组成为cube组分和R组分;随着时效过程中沉淀相的析出,cube组分强度降低,R组分强度升高;在再结晶过程中随着退火温度的升高,cube组分和R组分强度降低。对于未经固溶处理的试样,再结晶织构强度很低,织构组成为22.5°NDr-cube和R组分,经过50天时效后再结晶织构由cube组分和R组分组成。通过研究初始晶粒尺寸对5182铝合金冷轧过程的影响可以发现,由于细晶5182铝合金试样初始晶界较多,可以提供更多的形核位置,故细晶试样比粗晶试样再结晶速度快,再结晶微结构比粗晶试样的再结晶微结构更均匀。在粗晶试样中剪切带和过渡带比在细晶试样中更容易形成,晶核的不均匀分布不仅导致了屈服强度和抗拉强度随退火温度升高的缓慢降低,同时也造成了再结晶晶粒显著的不均匀性。细晶试样的轧制织构是由β纤维、Goss以及残留的cube组分组成;而粗晶试样则表现为较强的β纤维轧制织构。粗晶试样轧制织构中较强的S和C组分可以归因于剪切带的形成。细晶试样的再结晶织构组成为R组分和在RD方向上向Goss取向散射的cube取向;而粗晶试样的再结晶织构则是由22.5°NDr-cube取向和偏离R组分的R′组分组成。22.5°NDr-cube和R′织构的形成可以归因于变形微结构的不均匀性以及独特的轧制织构。