熔体处理对3104合金扁铸锭夹杂物的影响

控制铝合金扁铸锭中夹杂物的含量和尺寸是提升铝合金扁铸锭冶金质量的重要途径,而夹杂物种类的识别是定量和减少夹杂物的基础。利用金相、SEM、EDS及EPMA分析技术,通过对熔体处理各阶段3104合金扁铸锭夹杂物的种类和形貌特征进行识别,定量分析熔体处理对3104合金扁铸锭中夹杂物的影响,为调控、优化3104合金扁铸锭熔体处理工艺提供依据。

3104合金罐料的断罐、罐底起皱和水煮发黑原因分析

对于3104铝合金罐体料生产,断罐、罐底起皱/底裂和水煮发黑控制是三大技术难题,具有一定的普遍性,也需要结合具体问题具体分析。为了进一步提高罐料的国际竞争力,南山结合国外案例做了三个实例分析,重点对铝锰合金第二相分布对断罐性能的影响进行了分析,在当前激烈的国际市场竞争中,金属质量和产品服务是不断拓展市场的关键,最后南山对断罐、罐底起皱/底裂和水煮发黑的原因进行了归纳。

3104铝合金铸锭均匀化过程中的溶解析出行为

通过电导率测试,扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察分析,研究3104铝合金铸锭单级和双级均匀化过程中溶解和析出行为。结果表明:600℃均匀化时,在保温时间1.5～24h范围内,随保温时间的延长,非平衡结晶相逐渐溶解、球化;在450℃均匀化时,在晶内和晶界处析出大量含Mn第2相,但锭坯中的骨骼状和片状的非平衡结晶相仍存在;600℃/12h+450℃/12h双级均匀化后,锭坯中初生相和析出相的第2相粒子均匀分布,初生第2相粒子的平均粒径约为4μm,析出第2相粒径约为0.5μm。

3104铝合金的流变应力行为与动态再结晶

对3104铝合金在350～500℃以0.005～0.1s-1的形变速率进行压缩,真应变为50%,随后立即水冷。采用真应力 真应变曲线和TEM研究其高温压缩变形中的流变应力行为和它的动态再结晶过程。结果表明:3104铝合金为正应变速率敏感材料,具有稳态流变的特征。流变应力随着变形速率的增加而增加,随着变形温度的升高而降低。在低形变温度(350℃)和低形变速率(0.035s-1)下,该合金发生动态再结晶。

电场退火对3104铝合金板显微组织与再结晶织构的影响

利用三维取向分布函数(ODF)和透射电镜(TEM)等方法研究了电场退火对冷轧3104铝合金板材再结晶、第二相粒子和再结晶织构的影响。结果表明:电场退火具有抑制铝合金板再结晶形核和长大的作用,但并未改变其再结晶形成机制;促进了第二相粒子MnAl6长大;有利于提高立方织构({001}〈100〉)的强度,同时降低了某些轧制织构的强度。根据Gibbs Thomson理论,探讨了电场退火时3104铝合金板再结晶及立方织构形成机制。

3104铝合金薄板深冲制耳的有限元模拟

采用由板材织构信息进行加权的CMTP屈服函数并考虑了摩擦和压边力的变化对3104铝合金薄板的深冲制耳进行了有限元模拟;并与采用Barlat(1991)屈服函数的预测值及实测值进行了比较;分析了深冲过程中圆片的厚度变化规律;讨论了进一步提高预测精度需考虑的因素。结果表明:采用CMTP屈服函数模拟的制耳轮廓与实测值比较吻合,随摩擦和压边力的增加,制耳轮廓高度也增加;且比采用Barlat(1991)屈服函数模拟的精度要高。模拟深冲过程中圆片厚度的变化规律与实际情况一致。

3104铝合金高温热压缩变形流变行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上对3104铝合金进行热压缩变形实验,变形温度为300～500℃,变形速率为0.01～20s-1。结果表明:在低应变速率条件下,流动应力随着应变的增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征;而在高应变速率条件下,随着应变的增加,流动应力出现锯齿波动,达到峰值后逐渐下降,表现出不连续动态再结晶特征。本构分析表明:可以采用双曲正弦来描述3104铝合金高温热压缩变形流变行为,热变形激活能为215kJ/mol。

3104铝合金高温塑性变形本构关系研究

在Gleebe-1500热模拟机上,采用高温等温压缩试验研究了3104铝合金在高温压缩变形中的塑性变形本构关系。结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;可用含Zener-Hollomon参数的本构方程σ=(1/α)×ln{(Z/A)1/n+[(Z/A)2/n+1]1/2}来描述3104铝合金高温压缩变形时的流变应力行为,解得A=202854595.1s-1、n=3.4046、α=0.03886MPa-1。

3104铝合金流变应力行为

根据3104铝合金在加工过程中所要求的不同变形条件,设计了不同的变形温度、应变速率,进行热轧过程的模拟实验,分析了合金变形时变形抗力、流变应力与应变速率、变形温度之间的关系.通过对实验数据的数理统计分析,结果表明,该合金流变应力对应变速率和变形温度敏感,应变速率和变形温度是3104铝合金变形工艺控制的主要因素.

罐体用3104大铸锭均匀化过程中的组织性能演变

采用金相、扫描电镜、透射电镜、显微硬度测试等方法对3104合金大尺寸铸锭的均匀化制度进行研究。研究结果表明：在均匀化过程中,晶粒内部析出大量Al（Mn,Si）相和Al（Mn,Fe,Si）相;铸锭表面区域的析出相分布较均匀,而铸锭中部经过580℃/（4～12 h）均匀化后的析出相分布不均匀,晶界和晶粒中心存在无析出带,析出相细小;随着温度升高,析出相分布更加均匀,密度降低,粒度长大;铸锭晶粒内部的初始显微硬度不均匀,经过均匀化处理,晶粒边界硬度下降,而晶粒中心硬度上升,显微硬度差别减少;经过600℃/（8～12 h）均匀化,显微硬度最低,且最均匀;铸锭均匀化处理对后续的再结晶退火有显著影响,铸锭经过600℃/12 h均匀化,与经过450℃/12 h相比,后续冷轧产品经过再结晶退火后具有更高的延伸率,晶粒更细小均匀;合适的均匀化处理制度为600℃/（8～12 h）。

3104铝合金的均匀化退火工艺

采用热分析仪、光学显微镜等研究了3104铝合金的铸态和不同工艺均匀化退火后的显微组织,为其制定了合理的均匀化退火工艺,利用扫描电镜及其附件确定了合金均匀化退火后组织中主要化合物的形貌及类型。结果表明:3104铝合金合适的均匀化退火工艺为590℃保温12 h;均匀化退火后,因合金成分的差异,形成了形貌各异、类型不同的金属间化合物,主要有(FeMn)Al6、MnAl6、(Al、Fe、Mn、Si)四元相、Mg2Si相、(Al、Mn、Si)三元相、Al8Mg5、(Al、Mn、Mg、Fe)四元相等。

3104铝合金固溶及时效处理后的冷轧织构

应用取向分布函数(ODF)研究了3104铝合金经不同温度固溶及时效处理后的冷轧织构组态。结果表明:经固溶时效处理后其冷轧织构中存在强度较高的旋转立方织构V{001}〈110〉组分,此外也含有一定强度的C{112}〈111〉、B{110}〈112〉和S{123}〈634〉织构组分,明显不同于未经固溶时效直接冷轧样品的织构组态特征。可能的原因是经固溶和时效处理后溶质原子和析出相粒子形态和数量的变化,它们在变形过程阻碍了位错滑移,使晶粒转动受阻,进而使不稳定取向旋转立方织构被不同程度的保留下来;此外,固溶温度越高,冷轧样品中不稳定取向旋转立方织构组分取向密度越小,时效温度对后继冷轧织构的影响也应归结为析出相粒子在变形过程中对位错滑移的阻碍,进而影响晶粒转动。

3104铝合金板材织构和制耳行为研究

采用金相显微镜 ,X -射线衍射技术和深冲试验等手段 ,研究了主要生产工艺因素对 310 4铝合金板材织构和制耳行为的影响。结果表明 ,采用适当高的温度大压下率热轧以及在中间退火前小压下率冷轧都可以增加其立方织构 { 10 0 }〈0 0 1〉组分 ,使成品板材中同时具有较强的立方织构 { 10 0 }〈0 0 1〉和变形织构 { 110 }〈112〉 ,深冲时出现 0°/ 90°和 4 5°方向共存的 8个小制耳 ,降低制耳率 ,减小各向异性。

深床过滤器对3104铝合金熔体夹杂物的影响

3104铝合金作为易拉罐罐体材料,对铸锭质量要求高,铸造过程中熔体中的夹杂物进入到铸锭中,会极大地影响最终产品质量。针对某铝加工厂生产线,利用Prefil-Footprint测渣仪在深床过滤器出口取样,通过金相观察和扫描电镜分析,研究了3104铝合金中存在的主要夹杂物种类,定量统计了深床过滤器过滤后夹杂物数量变化。3104铝合金熔体中主要夹杂物为氧化物,同时含有少量Ti B2。深床过滤器能去除各类夹杂物,其使用初期对夹杂物去除效果较差,随着过滤熔体吨数增加,对夹杂物去除效果变好且趋于稳定。

预回复退火对3104铝合金再结晶织构和显微组织的影响

退火工艺对金属和合金的组织和性能有很大影响 ,再结晶退火是工业生产中控制和改变冷变形金属与合金组织结构及性能的一种重要手段。应用取向分布函数 (ODF)和透射电镜 (TEM )分析研究了预回复退火对310 4铝合金再结晶织构及显微组织。结果表明 :预回复退火对 310 4铝合金再结晶织构及显微组织有重大影响 ,在低温 (15 0℃ )预回复退火时立方织构取向密度增加 ,但较高温度 (2 2 0℃ )预回复退火时 ,立方织构取向密度则有所减小 ;TEM形貌像表明 ,15 0℃预回复退火后 ,大量形状比较规则的晶粒已经形成 ,但在一些晶粒边界处依然伴有层错出现 ,在极少部分区域大量位错聚集成高密度的位错墙 ,形成了较明显的胞状结构 ,大部分晶内位错密度较低 ,这也说明预回复退火促进再结晶进行。

3104铝合金罐用板材减薄技术研究

从易拉罐罐体成形工艺、板材厚度与减薄能力、罐体变薄拉深过程的应力变化、模具结构对减薄能力的影响等方面,分析了板厚为0.265 mm的3104铝合金板材成形罐体的可行性。结果表明:在选用硬质合金作为拉深凸模材料,严格控制凸凹模的圆角半径,凹模锥角α控制在5°～8°范围内,控制好变薄拉深各道次的缩减率,罐底沟内壁圆角取R=1 mm,并适当提高底部拱形深度等合理模具结构设计的工艺条件下,3104铝合金罐用板材减薄至0.265mm是可以实现的。经过再次拉深及三次减薄后,罐体最薄壁厚可达到0.0989 mm,并能满足耐压力的要求。

3104易拉罐体用铝合金制备技术研究进展

对3104易拉罐体用铝合金的应用状况、发展前景及其合金成分、物相控制、织构控制、热轧流变应力模型等方面的技术研究现状进行了比较系统的阐述。通过对该领域国内外研究论文的查阅,发现目前的研究重点为化学成分、均匀化制度、热轧工艺等对组织、性能、织构的影响,但对影响材料性能的各个因素之间的联系和互相影响等研究有待进一步深入。

热处理过程中体育器材用3104铝合金的再结晶行为分析

通过热模拟压缩机对3104铝合金进行等温等速率热压缩试验,研究其在热处理过程中的再结晶行为。结果表明,3104铝合金在400℃以上变形时会发生动态和静态再结晶,软化率随道次间隔时间的延长和温度的升高而增大。

3104铝合金低液位铸造扁锭质量研究

文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440＆#215;1320mm规格3104铝合金铸锭质量的影响。结果表明：控制液位高度使铸模单独冷却距离在20～25mm，确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬温度低于200℃，优化冷却水量使铸锭启铸阶段第一主应力数值从165MPa减小至102MPa，能够获得高表面质量无裂纹铸锭。

铸造过程中3104铝合金夹杂物演变规律研究

针对某铝合金加工厂熔铸生产线3104(含镁)铝合金,利用Prefil-footprint测渣仪在铝合金熔炼、净化和铸造的各个阶段取样,通过金相显微镜对夹杂物进行定性分类,采用面积法对夹杂物数量进行定量统计。对熔体处理各阶段夹杂物种类和数量进行分析和对比,找出夹杂物演变规律,对现场生产熔体处理工艺提供理论支持。