冷轧加工率对5182-O铝合金汽车板性能和织构的影响

目的研究冷轧变形量对5182铝合金汽车板力学性能、塑性应变比、金相及织构的影响,系统解释5182铝合金汽车板的强化机理和成形性变化机理。方法采用X射线衍射仪、金相显微镜和万能拉伸试验机研究不同冷轧加工率下5182-O铝合金的力学性能和显微组织变化规律。结果50%和75%冷轧加工率的样品强度无明显差异,25%冷轧加工率的样品偏低约3 MPa。塑性应变比加权平均值rm随冷轧加工率的增大而减小,几乎呈线性关系,塑性应变比各向异性度Δr则先减小后增大,延伸率和应变硬化指数则无明显差异。当冷轧加工率从25%增至50%时,平均晶粒尺寸减小了约24%,当冷轧加工率从50%增至75%时,平均晶粒尺寸仅减小了1~2μm。不同冷轧加工率下的5182铝合金连退再结晶后均表现出较弱的织构强度,Cube织构未占主导地位,仍保留了较多的轧制织构。S、Copper和Brass织构的体积分数随冷轧加工率的增大而有所减小,Goss和Q织构的占比有所增大,Cube织构的占比则变化不大。结论冷轧加工率影响了5182-O铝合金汽车板连退后的晶粒尺寸,进而改变了强度。晶粒尺寸和屈服强度的关系符合经典Hall-Petch以及新Hall-Petch关系式。受不同再结晶形核机制竞争关系的影响,轧制织构随冷轧加工率的增大而稍有减少,导致45°方向的塑性应变比和rm逐渐减小,Δr则先减小后增大。

基于JMAK法的5182铝合金热轧板再结晶预测

通过对JMAK再结晶预测模型进行降维优化处理,系统研究了初始晶粒尺寸、变形温度、应变量、应变速率及保温时间对5182铝合金热轧板再结晶行为的影响。通过一系列试验测试,掌握了单一因素对再结晶行为的独立影响,并据此确定了JMAK预测模型的系数。结合Deform热塑性变形预测软件,成功实现了5182铝合金板材热轧过程中再结晶体积分数分布云图的预测。对比分析了热轧板的典型部位的再结晶体积分数,结果显示板材表面沿宽度方向的最大预测误差小于9.6%,而板材心部沿宽度方向的最大预测误差小于10.9%。验证了基于JMAK法建立的再结晶预测模型在预测工业热轧板再结晶体积分数方面的有效性和准确性。

稳定化处理和Cu元素含量对罐盖用5182铝合金板材β相分布的影响

研究了两种Cu元素含量的罐盖用5182铝合金成品板材经不同温度稳定化处理后的β相分布情况。结果表明:(1)当稳定化温度低于120℃时,两种板材均有大量β相沿晶界和剪切带连续析出;当稳定化温度为160℃时,两种板材β相连续析出现象显著减少;当稳定化温度高于160℃时,随稳定化温度的升高,β相连续析出现象逐渐减少;当稳定化温度为220℃时,β相分布最均匀,无明显连续析出现象,推测此时材料的抗应力腐蚀断裂敏感性最佳。(2)Cu元素质量分数为0.1%的5182板材比Cu元素质量分数为0.06%的5182板材β相析出更少,分布更均匀。

5182铝合金罐车料热轧表面起皮原因及对策

某公司生产5182铝合金罐车料时,部分产品表面出现热轧起皮缺陷导致产品报废,损失较大。经研究发现,5182铝合金罐车料热轧起皮的原因为铸锭质量不良,局部有较多数量的铝镁氧化物夹渣。鉴于此,强化熔铸炉内精炼效果,并提高在线过滤精度,新生产的5182铝合金铸锭热轧未再出现问题,保证了5182铝合金罐车料产品稳定供货。

不同变形量5182-O铝合金汽车板PLC效应表现和吕德斯带演变

目的系统研究变形量对5182-O合金吕德斯效应、PLC效应和吕德斯带演变的影响,为提高汽车用5182-O合金冲压零件表面质量、扩大其应用范围奠定理论基础。方法采用透射电子显微镜(TEM)、拓扑仪和万能拉伸试验机等手段表征变形时材料的位错演变、局部变形带形成、宏观形貌演变规律等。结果当材料变形量较小时,位错密度较低,呈现随机散布状态,随着变形量的增大,位错快速增殖且密度迅速增大,位错相互缠结,当材料变形发展至PLC效应临界区时,逐渐演变形成小范围位错塞积群,当材料变形发展至PLC效应深入发展区时,最终演变形成大范围位错塞积群和林位错墙,而与之相对应的材料表面的宏观形貌演变规律如下:由低变形量时的光滑表面演变为单条变形条带、多条变形条带和最终致密粗糙的变形条带。结论不同变形量对材料吕德斯效应、PLC效应、局部变形条带形成影响显著。当变形量较小时,位错密度低,位错增殖速度缓慢,吕德斯效应、PLC效应弱,材料表面无明显变形条带。而当变形量较大时,位错增殖迅速,位错相互缠结,位错与第二相、晶界交互作用,形成位错塞积群和林位错墙,PLC效应剧烈,变形不均,导致表面形成变形条带。

5182铝合金易开盖开裂的原因与改善措施

针对5182铝合金易开盖开裂问题,结合罐盖料生产和制盖工艺特点,系统分析了漏盖和爆盖原因,并提出相应的改善措施。易开盖的开裂原因包括熔体夹渣,盖料力学性能异常偏高,表面涂蜡量不足,制盖过程异物压入,应力腐蚀,刻线不均,残余金属厚度过薄,等等。相应的改善措施:盖料熔铸生产时使用更高精度的板式过滤器;盖料设定合适的涂蜡量和力学性能控制范围,重点监控涂漆后盖料的实际力学性能;制盖过程控制刻线和清洁生产;易开盖使用、存储和运输环节中保持干燥,必要时进行“暖罐”处理,避免应力腐蚀导致的铝易开盖爆盖问题。采取以上措施后,易开盖开裂问题得到解决。

罐盖用5182铝合金熔铸过程夹杂物的演变规律

重点研究了罐盖用5182铝合金熔铸过程中夹杂物的演变规律。采用PoDFA(Porous Disc Filtration Apparatus)开展离线测渣分析,考察了熔铸线上典型位置(精炼前保温炉内、静置后保温炉出口、在线除气后、深床过滤后)夹杂物的种类及含量。结果表明:利用电解铝生产5182铝合金铸锭,保温炉内及保温炉出口的熔体夹杂物含量偏高,分别为0.371 mm^(2)/kg、0.249 mm^(2)/kg,夹杂物以氧化物夹杂为主,同时含有一定量的TiB2颗粒和骨粉(Bone ash)。经在线除气后,夹杂物含量有一定程度的降低(降低0.182 mm2/kg),氧化物夹杂含量明显降低,TiB2颗粒含量大幅增加。经深床过滤后,夹杂物的含量降至0.019 mm^(2)/kg,绝大部分的夹杂物被去除,夹杂物的种类为少量的氧化物夹杂和TiB2颗粒。通过合理选择深床过滤参数,可有效保证最终产品的质量。

退火对汽车用5182铝合金板材组织与性能的影响

采用单向拉伸试验、金相显微分析和扫描电镜观察,研究了退火工艺对汽车用5182铝合金板的力学性能、应变硬化指数及显微组织的影响。结果表明,5182铝合金板材随着退火温度的上升,保温时间的延长,抗拉强度略有下降,但伸长率和应变硬化指数却大幅提高,分别达到26.5%和0.34。在380℃退火24 h,材料已完成再结晶,且晶粒细小均匀,拉深性能较优。

汽车用5182铝合金的温拉深成形性能

在变形温度为303～573K,拉深速度为0.1～1.5mm/s,压边力为2.0～3.5N/mm2的条件下,采用差温拉深试验,对汽车用5182铝合金板拉深成形性能进行研究。研究结果表明:5182铝合金的极限拉深比LDR并不随着变形温度的升高而单调增加,在523K时达到最大值2.5,之后随着温度的继续升高,极限拉深比反而下降;当压边力小于3.0N/mm2时,随着压边力的增加,LDR逐渐增大,但当压边力超过3.0N/mm2时,LDR迅速减小;5182铝合金板低速拉深时的成形性能(小于0.5mm/s)比快速拉深的成形性能好。

汽车用5182铝合金板材的温拉伸流变行为

在变形温度为323～573 K、应变速率为0.001～0.1/s条件下,采用Instron?8032电子拉伸实验机对汽车用5182铝合金板的流变行为进行研究,采用修正后的Fields-Backofen方程描述5182铝合金温拉伸时的流变行为,建立5182铝合金在温拉伸时的应力-应变本构模型。结果表明:在同一应变速率下,合金的流变应力随温度升高而降低;对于较高温度(448、523和573 K)、较低应变速率(ε=0.001/s),合金的流变应力出现明显的峰值应力,表现出动态再结晶特征;随着应变速率增加,合金的流变应力呈现稳态,表现出动态回复特征。

汽车用5182铝合金板温冲压实验研究及数值模拟

以5182铝合金板本构方程为基础,采用ABAQUS有限元模拟软件对5182铝合金板温冲压过程进行数值模拟,研究冲压温度和冲压速度等工艺因素对板材成形性能的影响;通过温冲压实验探讨5182铝合金板在不同冲压温度、冲压速度下的极限拉深比(LDR)。实验及模拟结果表明:冲压速度为0.1 mm/s时,合金的LDR值并非随着温度的升高而单调增加;冲压温度为523 K时,随着冲压速度的增加,LDR值逐渐降低;5182铝合金板的冲压性能主要受变形过程中板材的温度梯度与应变速率的影响;模拟结果与实验结果具有良好的一致性。

电磁铸造5182铝合金锭的组织与性能研究

采用电磁铸造技术铸造了易拉罐用5182变形铝合金,采用光学显微镜和扫描电镜分析了其显微组织,而且对其进行了均匀化处理和对比实验.结果表明,电磁铸造锭有更加良好的内部组织和优良的力学性能,电磁铸造试样的硬度大约是普通连续铸造试样的两倍,疲劳性能是普通连续铸造铸锭的3倍,电磁铸造铸锭还有良好的耐磨性.电磁铸造锭的优良性能得宜于电磁搅拌的作用使整个铸锭获得均匀细小的晶粒组织.电磁铸造技术是一种无模铸造技术,它依靠电磁力约束液体金属成型,液体金属不与铸模接触,铸锭表面光滑如镜;相反,普通连续铸造锭表面因存在振动痕和亚表面偏析等铸造缺陷,力学性能大大降低.

Zr、RE对含Ti 5182铝合金铸态组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等分析手段,研究Zr、富铈混合稀土(RE)对Ti含量为0.03%的5182铝合金铸态组织及性能的影响。研究发现Zr细化5182铝合金晶粒能力强于RE;而RE细化5182铝合金二次枝晶的能力强于Zr。0.20%的Zr和0.20%的RE复合细化的合金具有Zr及RE细化合金的某些优点,不仅硬度最高,同时晶粒最细。Ti联合RE可使5182铝合金中析出相的形态及分布发生改变,析出相的球化程度明显增加。Zr细化的合金中,出现含Al、Ti、Zr的规则块状析出相,起到异质形核作用;添加RE的合金中,出现含Al、Ti、RE的规则块状相。

多向锻造道次对5182铝合金变形组织的影响

采用多向锻造实验的方法研究了末道次锻造温度为340℃的条件下锻造道次对5182铝合金宏微观组织的影响.研究结果表明:多向锻造过程中随锻造道次由3增至12,心部细晶区的面积不断扩大,锻造道次增至12次并未消除因累计变形量不同而导致的心部与边部的组织差异.锻造道次由3增至12的过程中,试样锤头附近的组织不断破碎变细,但未发生明显的再结晶.试样心部的变形组织在经3道次锻造后开始发生部分再结晶;经6道次锻造后试样心部发生完全再结晶,试样再经9,12道次锻造后心部均发生完全再结晶,且晶粒尺寸较锻6次试样略有增加.5182铝合金试样心部再结晶晶粒尺寸随锻造道次的累计增加会达到一个细化极限值.

CC5083与CC5182铝合金冷轧与再结晶后偏光金相观察组织和X射线检测织构对比研究

连续冷却铸造5083铝合金板较大塑性变形量冷轧后的组织、织构及性能与再结晶处理工艺关系的研究有限。对冷轧压下量约为91.5%的CC5083与CC5182铝合金板分别进行室温入箱式电炉、随炉不限速升温到不同温度退火2 h和分别进行直接入不同温度盐炉退火30 min、出炉水冷至室温后,采用偏光金相显微镜观察组织、采用X射线衍射检测织构,进一步对比研究较大压下量冷轧后退火工艺与再结晶组织和织构关系。结果显示:(1)电炉退火CC5083铝合金板的再结晶开始及晶粒长大温度为343℃,晶粒长大后形状为长条状(创新点);盐炉退火CC5083铝合金板的再结晶开始温度为343℃;二者再结晶完成温度都为371℃。(2)CC5182铝合金板分别在电炉与盐炉454℃以上退火,晶粒开始显著长大;电炉退火与盐炉退火CC5083铝合金板再结晶开始温度分别高于电炉与盐炉退火的CC5182铝合金板,盐炉退火CC5083铝合金板再结晶晶粒长大温度高于另外三种方式退火;CC5182铝合金板盐炉退火再结晶晶粒长大温度高于电炉退火的。CC5083和CC5182铝合金冷轧板表层再结晶及再结晶晶粒长大温度明显高于内层的(创新点)。(3)四种方式退火再结晶晶粒长大温度及相同温度退火时织构转变程度有差异(创新点);退火过程中织构检测结果与金相组织观察结果反映的再结晶进程不很一致。

中间退火工艺对5182铝合金带材性能的影响

针对罐盖拉环5182铝合金烤漆后需有足够高的强度来满足实际需要，探讨了中间退火工艺对该合金性能的影响。通过拉伸试验、维氏硬度、显微组织、扫描电镜和耐烘烤、涂层等方法测试分析。结果表明：5182合金250℃×3h半退火的带材，比完全退火工艺350℃×3h的带材，涂层前后的抗拉强度和屈服强度提高了10—15MPa，伸长率也有小幅度的升高。并将该工艺应用于国内某品牌罐盖拉环料的生产，取得良好效果。

多向锻造道次及终锻温度对5182铝合金组织性能的影响

采用多向锻造实验的方法研究了锻造道次及终锻温度对5182铝合金组织性能的影响.研究结果表明:终锻温度为340℃时,随锻造道次由3增至6,试样锤头附近的组织破碎变细,但未发生明显再结晶;试样心部的变形组织在经3道次锻造后开始发生部分再结晶;经6道次锻造后试样心部发生完全再结晶.340℃以上进行变形时,变形程度对5182铝合金的硬度影响不大.终锻温度为230℃时,随锻造道次由3增至6,试样锤头附近及心部的组织均破碎变细,但未发生明显再结晶,经6道次锻造后试样心部为纤维状变形组织.终锻温度为230℃时,变形程度大的试样心部区域的硬度值较高.

5182铝合金铸态组织及性能的研究

通过比较不同细化方法细化的Ti含量相同的5182铝合金的微观组织及性能,得出5182铝合金组织及性能达到最优时的细化元素的种类及含量。研究发现,细晶铝锭+0.25%Zr的晶粒细化能力接近于Al-5Ti-1B中间合金,同时制得的5182铝合金的硬度也是最大的。细晶铝锭+0.16%La、细晶铝锭+0.20%RE的晶粒细化能力虽不及Al-5Ti-1B和GRAl+0.25%Zr,但可使析出相球化。均匀化处理使5182铝合金中晶界和二次枝晶间析出物发生球化。

5182铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble -15 0 0热模拟机上对 5 182铝合金在应变速率为 0 .0 5 -2 5S- 1 ,变形温度为 3 0 0～ 5 0 0℃条件下的流变应力行为进行了研究 .结果表明 :在实验范围内 ,5 182热压缩变形时均存在较明显的稳态流变特征 ;在高应变速率 ( ε =2 5S- 1 )下 ,当变形温度为 3 0 0℃时 ,流变应力出现了明显的峰值应力 ,表现为连续动态再结晶特征 ;可采用Zener-Hollomon参数的的双曲正弦函数来描述 5 182铝合金高温变形时的流变应力行为 ;获得的流变应力σ解析表达式中A、α和n值分别为 2 1.3 6× 10 1 1 s- 1 、0 .0 17MPa- 1 和 5 .2 3 ;其热变形激活能Q为 195 .86kJ mol.

冷变形及热处理制度对5182铝合金薄板细晶组织的影响

采用66%和80%冷变形量的5182铝合金薄板进行340℃~500℃高温快速退火及240℃~440℃长时退火试验。结果表明,大的冷变形量有助于试验合金的细晶强化,退火温度对其初次再结晶晶粒尺寸影响较小,高温退火有助于提高伸长率。大变形量的5182铝合金冷轧薄板应采用短时保温快速退火的方式防止初次再结晶晶粒长大,保证晶粒尺寸分布的稳定性。