HTCR 5754铝合金轧制模拟及板材性能研究

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HTCR(High Throughput Casting and Rolling,即高通量连铸连轧)是一种新型的铝合金板带生产工艺,与传统的直冷铸锭热轧法及铸轧法相比,具有流程短,成本低,节能环保等优势。5754铝合金属于Al-Mg系铝合金,强度中等,具有良好的耐蚀性且易于加工成形,经常被用于制造汽车内衬板,是一种常见的汽车轻量化材料。利用HTCR生产5754铝合金具有较高的科研价值和市场应用价值,但采用HTCR生产5754铝合金在世界上还没有先例,没有成熟的生产工艺可以参考。因此,对其生产过程进行探究,分析影响5754铝合金组织与性能的主要因素,对于优化其轧制及退火工艺参数具有重要意义。  本文依托洛阳某公司引进的HTCR生产线,利用Gleeble-1500D热模拟机对HTCR5754铝合金铸板进行高温压缩实验,研究该合金的高温流变性能,建立材料的高温流变本构模型;借助 DEFORM-3D有限元模拟软件对生产过程中的热连轧工艺进行模拟,分析轧制过程中温度与等效应力变化情况,利用所建模型研究轧制温度对轧制过程的影响;对1.0mm厚HTCR5754铝合金板的组织与性能进行研究,分析了退火及轧制工艺对其组织与性能的影响,优化合金的生产工艺。  研究发现,随着变形温度的升高,HTCR5754铝合金的流变应力下降;随着应变速率的提高,HTCR5754铝合金的流变应力随之升高;HTCR5754铝合金在高温压缩过程中主要发生了动态回复,在450℃、0.1S-1高温压缩过程中,发生了动态再结晶。  模拟轧制力与实测轧制力对比发现,误差值均在10%以内,其中第一道次误差值为3.3%,说明所建模型合理,能有效模拟轧制过程;对每道次轧制后的轧件损伤进行对比分析,发现第一道次轧制后轧件边部损伤较高,发生裂边的可能性最大;利用所建模型对轧制温度进行研究发现,提高轧制温度可以降低轧制力,减小损伤,提高轧后温度。  对1.0mm厚HTCR5754铝合金板材进行退火实验,发现合金在250℃退火时发生再结晶,310℃退火时发生完全再结晶;合金中第二相主要为Al-Mg相、Al-Mg-Si相,同时含有Al-Fe脆硬相。研究HTCR5754铝合金板材的生产工艺发现,增加高温中间退火可使合金在保持抗拉、屈服强度不降低的同时,伸长率提高16.91%,杯突值提高7.23%。优化后的HTCR5754铝合金冷轧工艺为:4.5mm→3.8mm→2.9mm→2.0mm(500℃×8h高温中间退火)→1.5mm→1.0mm。
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