简介概要

冷轧6111铝合金板材固溶处理后的再结晶织构

来源期刊:中国有色金属学报2006年第2期

论文作者:陈扬 赵刚 刘春明 左良

文章页码:333 - 338

关键词:铝合金; 再结晶; 织构; 固溶处理

Key words:Al alloy; recrystallization; texture; solution treatment

摘    要:采用取向分布函数法研究了冷轧6111铝合金板的再结晶织构。 结果表明:冷轧6111铝合金薄板的再结晶织构主要由两种织构组分构成, 一种是绕板法向旋转约15°的立方织构组分Cube+ND15,另一种是{110}〈111〉织构组分; 该两种再结晶织构组分与主要形变织构组分均具有〈111〉型取向关系, 其中Cube+ND15组分与形变织构中的S组分间具有近似的40°〈111〉取向关系, {110}〈111〉组分与形变织构中的Copper组分间具有33°〈111〉取向关系; 在退火保温过程中, 再结晶织构的取向密度首先达到最大值,然后略有降低, 经一定时间后基本不再变化。

Abstract: The recrystallization textures of Al alloy 6111 were investigated by means of orientation distribution function (ODF). The results show that the recrystallization textures in cool rolled Al alloy 6111 are composed of the cube orientation rotated about 15° around normal direction (i.e. Cube+ND15)and the orientation {110}〈111〉. The recrystallization texture components can be derived by a rotation of the main rolling texture components. There is an approximate 40°〈111〉 orientation relationship between Cube+ND15 and S orientation, and a 33°〈111〉 orientation relationship between orientation {110}〈111〉 and Copper orientation. During holding temperature of solution treatment, the orientation densities of the recrystallization texture components firstly increase and maximize and then reduce slightly, but keep constant when holding time is beyond 10 min.

基金信息:国家高技术研究发展计划资助项目
教育部科学技术研究重点资助项目



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文章编号: 1004-0609(2006)02-0333-06

冷轧6111铝合金板材固溶处理后的再结晶织构

陈 扬1, 2, 赵 刚1, 刘春明1, 左 良1

(1. 东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110004;

2. 辽宁工学院 材料与化学工程学院, 锦州 121001)

摘 要: 采用取向分布函数法研究了冷轧6111铝合金板的再结晶织构。 结果表明: 冷轧6111铝合金薄板的再结晶织构主要由两种织构组分构成, 一种是绕板法向旋转约15°的立方织构组分Cube+ND15, 另一种是{110}〈111〉织构组分; 该两种再结晶织构组分与主要形变织构组分均具有〈111〉型取向关系, 其中Cube+ND15组分与形变织构中的S组分间具有近似的40°〈111〉取向关系, {110}〈111〉组分与形变织构中的Copper组分间具有33°〈111〉取向关系; 在退火保温过程中, 再结晶织构的取向密度首先达到最大值, 然后略有降低, 经一定时间后基本不再变化。

关键词: 铝合金; 再结晶; 织构; 固溶处理

中图分类号: TG166.3                       文献标识码: A

Recrystallization texture in cool rolled sheet of

Al alloy 6111 after solution treatment

CHEN Yang1, 2, ZHAO Gang1, LIU Chun-ming1, ZUO Liang1

(1. School of Materials and Metallurgy,

Northeastern University, Shenyang 110004, China;

2. College of Material and Chemical Engineering,

Liaoning Institute of Technology, Jinzhou 121001, China)

Abstract: The recrystallization textures of Al alloy 6111 were investigated by means of orientation distribution function (ODF). The results show that the recrystallization textures in cool rolled Al alloy 6111 are composed of the cube orientation rotated about 15° around normal direction (i.e. Cube+ND15)and the orientation {110}〈111〉. The recrystallization texture components can be derived by a rotation of the main rolling texture components. There is an approximate 40°〈111〉 orientation relationship between Cube+ND15 and S orientation, and a 33°〈111〉 orientation relationship between orientation {110}〈111〉 and Copper orientation. During holding temperature of solution treatment, the orientation densities of the recrystallization texture components firstly increase and maximize and then reduce slightly, but keep constant when holding time is beyond 10min.

Key words: Al alloy; recrystallization; texture; solution treatment

   汽车轻量化已成为必然趋势, 各制造商力图采用更轻的材料制造汽车构件。 作为汽车外车身板用材, 可时效强化的6000系(Al-Mg-Si)铝合金近年来得到了愈来愈广泛的应用和关注。 为了使其具有良好的冲压成型性及足够的最终使用强度, 6000系铝合金通常在冷轧至最终厚度后进行固溶处理(此时因具有较低的屈服强度而有利于冲压成型), 然后冲压成形, 并在随后的烤漆过程中产生时效强化。 由于固溶处理温度较高(通常在520℃以上), 板材将迅速发生再结晶并形成再结晶织构。 这种固溶处理时所形成的再结晶织构对板材的冲压成型性[1-3]及成型后的表面质量[4-6]起着至关重要的作用。 另一方面, 第二相粒子的数量、 尺寸及性质对再结晶过程及织构组态有着极为重要的影响。 首先是尺寸较大的第二相粒子会促进再结晶的形核, 从而加速再结晶过程[7]; 其次是不同尺寸、 不同性质的粒子使再结晶的机制有所不同, 并导致再结晶织构组态明显不同[8-10]。 6000系铝合金铸态组织中有较多复杂化合物[11, 12]分布于晶界处, 在随后的轧制过程中碎化并呈较大粒状分布于α-Al基体上; 此外在热轧及随后的冷却过程中有细小弥散的针状Mg2Si析出[13]。 这就使6000系铝合金再结晶织构组态的影响因素更为复杂, 而目前关于6000系铝合金再结晶织构组态的研究不多, 尤其是关于固溶处理后再结晶织构组态的报道所见甚少。 因此, 明确6000系铝合金固溶处理后的再结晶织构组态对于理解其再结晶机制及再结晶织构组态与板材成形性和表面质量的关系尤为重要。 本文作者采用取向分布函数(orientation distribution function, 即ODF)法研究了6111铝合金冷轧薄板固溶处理后的再结晶织构。

1 实验

 实验所用材料是用99.9%的纯铝、 电解铜、 工业纯镁、 工业纯铁以及Al-9.5%Si、 Al-9%Mn等中间合金, 按一定顺序放入电阻坩埚炉溶化, 在水冷铜模中浇铸成220mm×120mm×30mm的铸锭, 其化学成分见表1。

表1 实验材料的化学成分

Table 1 Chemical composition of material tested(mass fraction, %)

22-b1.jpg

将铸锭进行470℃、 5h和540℃、 16h的双级均匀化处理后, 切头铣面, 加热至450℃并保温1h后热轧, 将其厚度由28mm轧至4.7mm, 终轧温度约为200℃。

将热轧板进行不同形变量(10%、 30%、 50%、 70%、 90%)的冷轧, 然后将冷轧样品在550℃进行固溶处理, 并分别于冷轧及固溶处理后测定样品的织构。

织构测定在D/max-IIIA型X射线衍射仪上进行, 管电压为35kV, 管电流为20mA, 发散狭缝 DS: 2°, 并加2mm限高光阑, 防散射狭缝RS: 7mm, 接收狭缝SS: 7mm。 采用CuKα辐射, Ni滤波片, 用Schulz背反射法测量{111}、 {200}和{220}三张不完整极图, 并采用二步法计算Lmax=16时的ODF, 结果用恒φ2(Δφ2 =5°)截面图表示。

2 结果与分析

2.1 形变织构

经90%的冷轧后, 试样表现出典型的面心立方轧制织构, 如图1(a)所示。 由图1(a)可以看出, 轧制织构实际上由分布在β取向线上的取向构成, β取向线由Copper取向{112}〈111〉开始, 经过S取向{123}〈634〉到brass取向{011}〈211〉。 因此, 画出沿β取向线的取向密度分布能够比ODF图更方便地表示轧制织构, 如图1(b)所示。 由图1(b)可清楚地看出, Copper取向的取向密度值最高, S取向居中, 而brass取向的取向密度值最低。

2.2 再结晶织构

在基本完成再结晶的情况下, 经不同保温时间固溶处理样品的ODF图定性地看十分相似。 图2所示分别为冷轧形变量为90%并在550℃进行5min和30min退火后样品的ODF图。 由图可见, 再结晶织构主要由两种取向构成: 一种是绕法向(ND)旋转了约15°的立方取向, 在此记为Cube+ND15, 其在Euler角空间中的位置为φ1≈15°、 φ=0°、 φ2=0°; 另一种为{110}〈111〉取向, 其在Euler角空间中的位置为φ1≈55°、 φ=45°、 φ2=0°。

Cube+ND15取向的形成是由于第二相粒子促进再结晶晶核的形成(particles stimulated nucleation of recrystallization, 即PSN)并使再结晶形核机制发生了变化[ 7, 14, 15 ]。 图3所示为6111铝合金冷轧样品的金相照片(未经腐蚀), 可看见基体上分布有较多的第二相粒子。 冷轧过程中会在这些第二相粒子周围产生一个形变区, 形变区内位错密度较高, 使其点阵发生旋转, 与周围的形变基体间有较大的取向差。 形变区内亚晶的取向分布在旋转立方

22-t1.jpg

图1 冷轧试样的ODF图(a)及β取向线(b)

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