5083H116合金板材生产工艺优化与组织性能研究

摘要

5083铝合金属于Al-Mg系不可热处理强化型变形铝合金，在造船业中有着广泛的应用。本文应用热变形加工模拟试验，研究了其高温变形行为。采用正交设计试验，结合拉伸力学性能试验、扫描电镜、能谱仪、金相显微镜、晶间腐蚀试验、剥落腐蚀试验、极化曲线测定等一系列检测和分析手段，探讨了冷轧及稳定化处理工艺对5083H116状态板材微观组织、力学性能及腐蚀性能的影响，并根据上述性能优化出5083合金元素的较佳含量范围和H116状态板材生产工艺。结果表明：
　　 ①在同一变形温度下，5083合金的真应力随应变速率的增加而增大，表明5083合金是正应变速率敏感材料。在同一应变速率下，5083合金的真应力水平随温度的提高而降低。在相同的变形温度以及变形速率下，变形量对流变应力的影响不大。
　　 ②5083合金的抗蚀性能和冷变形量及稳定化处理工艺有很大的关系，5083H116合金板材的晶间腐蚀和剥落腐蚀倾向随冷变形程度增加和稳定化处理温度的降低而增大，分析了晶间腐蚀和剥落腐蚀机理。
　　 ③冷轧5083H116铝合金板材经过不同的温度退火，合金中β相的形态和分布发生变化。冷轧态及低于130℃稳定化处理，β相在局部变形区连续分布，抗腐蚀能力差；在220℃～250℃稳定化处理，球状β相在晶内、晶界均匀分布，耐腐蚀能力较好；在更高温度下退火，β相在晶界趋于连续分布，抗腐蚀能力又会变差。
　　 ④通过对5083合金成分配比试验，比较了不同元素含量对5083H116合金板材力学性能和耐腐蚀性能的影响，确定出5083合金的最佳成分配比。提出了力学性能和抗腐蚀性能最优时的冷变形量及稳定化处理工艺制度。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1总述

1.2铝及其合金的性能综述

1.3变形铝合金中的5XXX系Al-Mg合金

1.3.1 5XXX系Al-Mg合金概述

1.3.2.5XXX系Al-Mg合金的应用

1.4 5XXX系Al-Mg防锈铝的合金化理论基础

1.4.1主要化学元素对5XXX系Al-Mg合金组织和性能的影响

1.4.2有益微量元素对5XXX系Al-Mg合金组织和性能的影响

1.4.3有害杂质的控制

1.5 5XXX系Al-Mg合金的国内外研究现状

1.5.1 5083H116状态铝合金

1.5.2冷变形对Al-Mg合金固溶体分解的影响

1.5.3沉淀处理的位错机理

1.5.4稳定化处理机理

1.6 5XXX系Al-Mg合金的腐蚀性能和类型

1.6.1铝合金腐蚀敏感性的影响因素

1.6.2均匀腐蚀

1.6.3点腐蚀

1.6.4晶间腐蚀

1.6.5剥落腐蚀

1.6.6应力腐蚀开裂

1.6.7电化学研究方法

1.7本文研究的意义、目的和研究内容

1.7.1本文研究的意义

1.7.2本文研究的目的和内容

2 试验过程及方法

2.1 Gleeble-1500D热模拟试验

2.1.1设备参数

2.1.2试验方案

2.1.3试样尺寸及处理

2.2正交试验

2.3轧制试验

2.4力学性能试验

2.4.1拉伸试样设计

2.4.2静拉伸性能测试

2.5金相组织观察

2.5.1偏光组织观察

2.5.2析出相观察

2.6扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)

2.7腐蚀试验

2.7.1晶间腐蚀试验

2.7.2剥落腐蚀试验

2.7.3电化学测试

2.8 5083合金成分优化熔铸试验

3 5083合金高温塑性变形流变应力行为研究

3.1试验结果

3.1.1单道次等温压缩变形下的流变应力曲线

3.1.2双道次等温压缩变形下的流变应力曲线

3.2分析与讨论

3.2.1热变形流变应力方程的确定与动力学模型的验证

3.2.2流变条件对流变应力的影响

3.2.3单、双道次动态与静态软化机制探讨

3.2.4回复与再结晶机制探讨

3.3本章小结

4 冷轧及稳定化处理工艺对5083H116板材组织和性能的影响

4.1 5083H116状态板材正交化试验方案

4.2试验结果与分析

4.2.1极差分析

4.2.2拉伸试样扫描断口分析

4.2.3晶间腐蚀试验

4.2.4剥落腐蚀试验

4.2.5极化曲线测试

4.2.6分析与讨论

4.3本章小结

5 5083H116合金板材成分及生产工艺优化

5.1成分及生产工艺优化方案

5.1.1 5083H116合金成分配比试验

5.1.2轧制及稳定化处理试验

5.2试验结果与分析

5.2.1拉伸试样扫描断口分析

5.2.2晶间腐蚀试验

5.2.3剥落腐蚀试验

5.2.4极化曲线测试

5.2.5分析与讨论

5.3本章小结

6 结 论

致 谢

参考文献

附 录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文