衬板控轧高固溶Mg含量混晶Al-Mg合金热稳定性及力学性能

1、衬板控轧高固溶Mg含量混晶Al-Mg合金热稳定性及力学性能Al-Mg 合金具有优异成型性、高的强度、良好焊接性和腐蚀性 , 成为替代传 统钢铁材料的热门候选材料。 然而 , 传统变形 Al-Mg 合金的强度很难与钢材媲美。由于镁元素在铝基体中固溶度大 , 具有很强的加工硬化效应 , 利用大变形技 术可以大幅度提高 Al-Mg 合金的强度。但提高金属材料强度的同时会显著降低塑 性, 严重限制了其工业应用。传统大变形技术包含等通道转角挤压ECAP和高压扭转HPT等。但是ECAP 和HPT只能制备小体积块体材料，因此工业制备铝合金板材一般采用常规轧制方 法。但轧制过程中沿轧制方向具有很大切应力 ,

2、难变形高固溶镁含量 Al-Mg 合金板材在轧制过程中易开裂。因而 ,对于制备难变形铝合金板材通常采用多道次、 小压下量轧制方法 , 生产流程长。针对以上瓶颈难题 , 本文开发了一种针对高固溶镁含量 Al-Mg 合金的新型短 流程衬板控轧HPR方法。采用背散射电子衍射EBSD和透射电镜TEM等表征手 段对HPR高固溶Mg含量Al-Mg合金微观组织进行表征，并对不同镁含量Al-Mg 合金力学性能进行评估 , 发现高固溶镁含量促进了混晶结构组织形成 , 有利于强 塑性同时提高。主要结论如下：1开发了一种新型短流程HPF变形方法,实现了高固溶Mg 含量>5wt.%AI-Mg合金单道次大压下量轧制

3、。HPR方法简便高效，对于难变 形高固溶镁含量 Al-Mg 合金时单道次压下量可达 80%,远高于传统轧制的 20% 压下量。优化出可衬板控轧最大固溶 Mg含量为9 wt.%。HPR高固溶镁含量Al-9Mg 合金板材外表平整 ,边裂纹较少 , 具有较好的工业应用前景。 基于EBS刖TEM表征发现,HPR促进高固溶Mg含量Al-Mg合金的微观不均匀变形。高固溶Mg含量有效抑制HPF变形过程组织动态回复和动态再结晶， 因此HPR变形AI-5Mg和AI-9Mg合金为大量微米尺寸粗晶和超细晶(200-400 nm) 组成的混晶结构组织 ;混晶中粗晶以(101)取向为主,(101) 取向晶粒变形时可以

4、同时激活四个滑移系 , 位错分布相对均匀 , 致使(101) 取向晶粒可以容纳更高位错 密度和更大应变 ,在变形过程中较为稳定 ,难以细化,在最终组织中仍以粗晶形式 存在。(3)拉伸测试说明单道次大压下量 HPR变形Al-Mg合金强度和塑性同时提高， 特别是HPF变形Al-9Mg合金抗拉强度高达525 MPa,延伸率高达14%;高强度 主要归因于高固溶Mg含量、高位错密度和混晶结构中的超细晶组织;优异的塑性 主要归因于高Mg含量和混晶结构组织中的粗晶提供强的加工硬化能力。(4)与大 变形超细晶Al-Mg合金相比,HPR制备混晶Al-9Mg合金具有较高的组织热稳定性。在275C退火24小时,合金微观组织仍为变形和亚结构态,再结晶比例<10%,且晶粒以稳定的(101)取向为主。当退火温度高于300 C时,组织逐渐 发生再结晶,并且优化出高固溶Mg含量Al-Mg合金再结晶温度为300-350 C。建立HPF变形高固溶Mg含量Al-Mg合金退火参数和组织转变关系。在较低温度(<275C)退火时,粗晶内首先发生位错回复和重排,消耗储存能,再结晶难以发生;在中高温度(300-350 C)退火时,剪切