变形及退火工艺对Al-0.2wt.%Zr合金组织性能的影响

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锆作为能有效提高铝合金综合性能的元素,已经成为许多铝合金中必不可少的微量添加元素。相关研究表明,在不同的凝固及热处理条件下Zr在铝基体内有多种存在形式,各种不同存在形式的Zr元素如何影响铝合金的综合性能有待系统研究。本文在本课题组前期研究(制备高Zr固溶量Al-Zr合金)的基础上,重点研究不同均匀化退火制度对Al-0.2wt.%Zr合金冷轧板材再结晶行为的影响,旨在研究不同存在形式的Zr元素对工业纯铝组织性能的影响。本文主要研究内容包括:(1)均匀化退火对Al-0.2wt.%Zr合金组织性能的影响。(2)不同均匀化退火制度对Al-0.2wt.%Zr合金再结晶的行为的影响。研究结果表明:(1)Al-0.2wt.%Zr合金在不同条件(425℃、475℃、525℃保温24小时)的均匀化退火过程中,合金的铝基体中,均析出了大量尺寸在几十个纳米的近球形的Al3Zr相。随着均火温度的升高,析出相的数量增加;Al-0.2wt.%Zr的电导率和硬度均增加,电导率由铸态的54.0%IACS,线性增至525℃/24h均火态的57.4%IACS,硬度由铸态的25.1HV3持续增加至525℃/24h均火态的29.1HV3。(2)不同热处理状态的Al-0.2wt.%Zr合金及工业纯铝经过总变形量92.8%的冷轧变形后,组织沿轧向呈纤维状;硬度均显著增加,各试样冷轧后的硬度值在65.6HV3至68.7HV3之间;电导率略有下降,降幅在1.8%之内。(3)在不同温度(425℃、475℃、525℃)保温24小时的均火条件下,Zr元素的加入显著提高了工业纯铝冷轧板材的再结晶开始温度和终了温度,经均匀化退火的Al-0.2wt.%Zr合金冷轧板材的再结晶开始温度为400℃,再结晶终了温度为450-500℃。(4)不均火条件下,0.2wt.%Zr的加入对冷轧变形工业纯铝的再结晶温度的影响有限,工业纯铝冷轧板材的开始再结晶温度为350℃,终了温度为450℃。(5)未均火0.2wt.%Zr合金冷轧板材进行350℃,24h的退火后,组织中析出了大量Al3Zr相,这些Al3Zr相提高了未均火状态冷轧板材的再结晶温度,冷轧板材的再结晶开始温度为400℃,再结晶结束温度为500℃。(6)当Al-0.2wt.%Zr合金中的Zr元素以纳米级Al3Zr相形式析出后,可以显著提高工业纯铝的再结晶温度,而Al-0.2wt.%Zr合金中固溶态的Zr元素对工业纯铝再结晶的抑制作用有限。
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