【摘 要】
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变形铝合金具有强度高、塑性好、导电和导热性能好、抗蚀性能强、加工成形性能好等特点,在工业轻量化的发展中有巨大潜力,广泛应用于飞机、火箭、轨道连接、现代汽车等的生产制造中。变形铝合金在挤压变形前的坯料经过熔铸获得,在此过程中经常会出现元素偏析、枝晶发达及粗大脆性相等问题,导致后续加工过程出现变形不均匀或易在粗大相周围形成应力集中,最终影响合金的力学性能。晶粒细化不仅可以改善铝合金铸造缺陷问题提高变形
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变形铝合金具有强度高、塑性好、导电和导热性能好、抗蚀性能强、加工成形性能好等特点,在工业轻量化的发展中有巨大潜力,广泛应用于飞机、火箭、轨道连接、现代汽车等的生产制造中。变形铝合金在挤压变形前的坯料经过熔铸获得,在此过程中经常会出现元素偏析、枝晶发达及粗大脆性相等问题,导致后续加工过程出现变形不均匀或易在粗大相周围形成应力集中,最终影响合金的力学性能。晶粒细化不仅可以改善铝合金铸造缺陷问题提高变形能力,还有助于提高其力学性能。在此基础上,本文以6082及Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg两种变形铝合金为研究对象,通过分别添加Al-Ti-C-B晶种合金和Al-5Ti-1B中间合金,从晶粒细化角度入出发,研究合金微观组织及性能的变化,以期寻找新的思路和方法来获得综合性能更好的6082铝合金及Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg 合金。本文的主要研究内容如下:（1）6082铝合金晶粒组织细化及性能研究向6082铝合金中添加0.5%Al-Ti-C-B晶种合金和0.5%Al-5Ti-1B中间合金,研究结果表明6082铝合金的α-Al晶粒得到了不同程度的细化,具体为铸态下α-Al的平均晶粒尺寸由167 μm分别减小到100μm和93 μm,挤压态α-Al平均晶粒尺寸由18 μm变为12 μm和10 μm。在探索了挤压态6082铝合金最佳热处理工艺的基础上发现,挤压态6082铝合金的室温拉伸性能得到了不同程度提高,抗拉强度提升至315 MPa和330 MPa,分别提升了 5%和10%,屈服强度提升至287MPa和300 MPa,分别提升了 13.2%和8.3%,延伸率增加至1 7.0%和16.4%,分析认为,细晶强化发挥了主要作用。与未添加细化剂的合金相比,添加0.5%Al-Ti-C-B晶种合金和0.5%Al-5Ti-1B中间合金后6082铝合金的α-Al晶粒尺寸明显减小,晶界增多,合金的导电、导热性能略有下降,但不影响合金的服役性能;另外,添加Al-Ti-C-B晶种合金和Al-5Ti-1B中间合金后,6082铝合金的腐蚀电位有所提高,腐蚀电流密度降低,合金的抗蚀性能得到提高。（2）Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg合金晶粒细化及性能研究添加不同量Al-Ti-C-B晶种合金和Al-5Ti-1B中间合金到Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg合金中,发现当两种合金添加量为0.5%时,铸态合金的α-Al晶粒组织得到明显的细化,但随着添加量的增加,细化效果逐渐衰退。添加0.5%Al-Ti-C-B晶种合金后,铸态下Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg合金室温拉伸性能最好,相较于未添加细化剂时合金的抗拉强度、屈服强度以及延伸率均得到了提升,且在相同添加量下Al-Ti-C-B对试验合金性能的改善效果优于Al-5Ti-1B。研究结果表明,挤压态Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg合金的最佳热处理工艺为525℃×5h固溶处理+190℃×10h人工时效。细化后挤压态合金的平均晶粒尺寸约为31 μm和33 μm,低于未添加细化剂的原始合金的35 μm。研究发现Al-Ti-C-B晶种合金对Al-9.5Si-1.5Cu-0.8Mn-0.6Mg合金α-Al晶粒细化效果更好。力学性能测试结果表明,挤压态合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率分别提升至380 MPa、330 MPa和11.2%,相较于未细化的原始合金的360 MPa、307 MPa、9%,分别提高了 5.5%、7.5%和24.4%,而添加Al-5Ti-B中间合金的试验合金抗拉强度和屈服强度基本持平,延伸率提升幅度最大,由9%提升至11.9%,分析发现其在挤压热处理过程中发生了更为明显的完全再结晶现象。
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