【摘 要】
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Al-Mg合金是应用极其广泛的一类防锈型变形铝合金,它具有中等强度、高塑性、耐腐蚀、耐疲劳、易加工、焊接性好、可回收等优点,被大量应用于国防军工、交通建筑、航空航天、电子机械、密封包装等领域,是当前应用最广、用量最大的轻合金材料之一。随着我国国民经济转向高质量发展和现代化事业的加速推进,Al-Mg合金要承担越来越多、越来越重要的任务,同时在性能上对其提出了更多、更高的要求。微合金化是改善铝合金组织
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Al-Mg合金是应用极其广泛的一类防锈型变形铝合金,它具有中等强度、高塑性、耐腐蚀、耐疲劳、易加工、焊接性好、可回收等优点,被大量应用于国防军工、交通建筑、航空航天、电子机械、密封包装等领域,是当前应用最广、用量最大的轻合金材料之一。随着我国国民经济转向高质量发展和现代化事业的加速推进,Al-Mg合金要承担越来越多、越来越重要的任务,同时在性能上对其提出了更多、更高的要求。微合金化是改善铝合金组织,提高其综合性能的一条有效途径,是近些年来的研究热点。5052是Al-Mg合金中最为典型和广泛应用的铝合金牌号之一。5052铝合金在实际的加工过程中一直存在易开裂的问题,尤其是大宽厚比5052铝合金铸锭的轧制变形。这导致大宽厚比5052铝合金铸锭的切削量增大,板材的成品率下降,极大地限制了它们的应用空间。探索微合金化以改善大宽厚比5052铝合金铸锭的边部强度、降低其开裂的趋向是近些年来的一个研究热门。本文以自行设计并制备的5052铝合金铸锭为研究对象,借助万能力学试验机、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）、能谱分析仪（EDS）等多种实验设备和表征手段,研究了添加不同含量Zr合金元素改性和不同均匀化退火温度对5052铝合金铸锭边部组织及力学性能的影响,以期能为大宽厚比5052铝合金的工业改性和应用提供一些理论上的参考或借鉴。主要研究结果如下:（1）在5052铝合金中添加少量的Zr元素可以改善铸锭组织中的第二相和晶粒结构,并提高力学性能。未添加Zr的铸态5052合金的显微组织主要由α-Al基体和针状、骨骼状第二相构成（主要是Al3Fe、Al6Fe、Mg2Si相、Al6（Fe Mn）等）,尺寸约50μm;晶粒呈约220μm的近等轴状,尺寸分布不均匀;抗拉强度为197MPa,屈服强度为100MPa,伸长率为22.2%。随着Zr含量的增加,网状第二相数量减少并被细化,当Zr含量超过0.15%时,个别第二相有所粗化;当Zr含量为0.47%时,观察到粗大的棒状Al3Zr。XRD测试结果表明,添加Zr的5052除了前述的第二相外,都有Al3Zr相。晶粒尺寸随着Zr含量的增加先粗化,当Zr含量达到0.29%时开始逐渐细化。力学性能随着Zr含量的增加,强度呈升高趋势,伸长率先降低再升高,当Zr含量为0.47%时,抗拉强度为203MPa,屈服强度为107 MPa,伸长率为23.2%,与未添加Zr元素时相比均有提高。Zr对铸态5052合金组织和力学性能的影响与其含量和存在形式有关。（2）均匀化退火可改善5052+0.47%Zr合金组织。铸态5052+0.47%Zr合金不同温度下均匀化退火后,晶粒和第二相均发生显著的细化。随着均匀化温度的增加,第二相逐渐断裂,最终发生回溶和球化。500℃均匀化退火对组织细化效果最好,平均晶粒尺寸约75μm,第二相尺寸小于50μm。均匀化温度高于或低于500℃时晶粒和第二相相对地有所粗化,但比之铸态5052+0.47%Zr合金组织仍显细化。随着均匀化温度的升高,强度呈降低变化趋势,伸长率先减少后增加。均匀化温度为400℃时,抗拉强度为180 MPa,屈服强度为91 MPa,伸长率为17.1%。
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