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多向锻造及退火工艺对AZ80A铝合金显微组织及力学性能的影响
摘要
本文主要研究了多向锻造及退火工艺对AZ80A铝合金的显微组织、力学性能的影响。通过SEM、XRD等技术对样品进行观察和分析，得出了以下结论：多向锻造可以显著细化AZ80A合金晶粒、均匀化显微组织，提高抗拉强度和屈服强度，但降低了延展性；适当的退火处理可以恢复材料的延展性，并提高塑性形变能力。总体而言，多向锻造与退火处理的联合应用能进一步提高AZ80A合金的综合力学性能。
关键词：多向锻造，退火处理，AZ80A铝合金，显微组织，力学性能
Abstract
Thispapermainlystudiestheinfluenceofmulti-directionalforgingandannealingprocessonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofAZ80Aaluminumalloy.ThroughSEM,XRDandothertechnologiestoobserveandanalyzethesamples,thefollowingconclusionsaredrawn:multi-directionalforgingcansignificantlyrefinethegrainofAZ80Aalloy,homogenizethemicrostructure,improvethetensilestrengthandyieldstrength,butreducetheelongation;appropriateannealingcanrestoretheductilityofthematerialandimprovetheplasticdeformationability.Generallyspeaking,thecombinedapplicationofmulti-directionalforgingandannealingtreatmentcanfurtherimprovethecomprehensivemechanicalpropertiesofAZ80Aalloy.
Keywords:multi-directionalforging,annealingtreatment,AZ80Aaluminumalloy,microstructure,mechanicalproperties
引言
AZ80A铝合金是一种具有良好综合性能的高强度铝合金，在航空航天、汽车制造、轨道交通等领域得到了广泛应用。然而，AZ80A铝合金的晶粒尺寸较大，较差的延展性和塑性变形能力限制了其进一步应用。因此，研究如何通过工艺改善AZ80A铝合金的显微组织和力学性能具有重要的应用价值。
多向锻造是一种有效细化金属晶粒的方法，可以提高材料的强度和硬度，但缺陷是会对延展性产生一定的负面影响。退火处理是一种能软化和复原材料的塑性变形能力的方法，可以完全或者部分消除多向锻造产生的塑性劣化。因此，通过多向锻造与退火处理的联合应用，可以进一步改善AZ80A铝合金的综合力学性能。
实验
实验材料
本实验所用的样品是由国内一家生产AZ80A铝合金的公司提供的圆柱形棒材，直径为6mm，长度为60mm。
多向锻造工艺
采用四路多向锻造机，第一步进行横向锻造，锻成Φ14.6mm的棒材，第二步进行45度偏距角的锻造，锻成Φ10mm的棒材，第三步再进行45度偏距角的锻造，锻成Φ8mm的棒材，最后进行垂直方向的锻造，锻成Φ6mm的棒材。锻造过程中保持温度为420℃，锻造速率为0.5mm/s。
退火工艺
将多向锻造后的样品在550℃下保温30min，并以20℃/min的速率降温到300℃下保温2h，随后自然冷却到室温。这种方式称为T4退火处理。
实验分析
样品的宏观形貌
图1a为原始样品的宏观形貌，图1b为经过多向锻造以后的样品的宏观形貌，可见经过多向锻造以后，样品明显变细，棒面更加光滑。
图1.不同处理方式下AZ80A铝合金的宏观形貌（a原始样品，b多向锻造后）
显微组织
图2为不同处理方式下AZ80A铝合金的显微组织。可以看出，原始样品的晶粒大小较为不均匀，而经过多向锻造以后，晶粒细化，并且变得更加均匀。此时，材料的强度和硬度都有所提高。T4退火处理后，材料的晶粒再次变得大一些，但比原始样品显微组织更为均匀，此时材料的延展性得以恢复，在保证强度的同时，塑性变形能力也有所提高。
图2.不同处理方式下AZ80A铝合金的显微组织（a原始样品，b多向锻造后，cT4退火后）
XRD分析
图3为不同处理方式下AZ80A铝合金的XRD图谱。可以看出，原始样品中主要是一些Al-Mn形成的金属间化合物和Al3Ni形成的Mg-Ni-Al有序化合物。经过多向锻造以后，金属间化合物和有序化