冷轧变形和添加<strong>Si</strong>对<strong>Al-2Mg-0.8Cu(-Si)</strong>合金的组织和力学性能的影响

doi:10.11901/1005.3093.2022.436

材料研究学报

2023, Vol. 37

Issue (6): 463-471 DOI: 10.11901/1005.3093.2022.436

研究论文

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冷轧变形和添加Si对Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金的组织和力学性能的影响

雷志国, 文胜平(

), 黄晖, 张二庆, 熊湘沅, 聂祚仁

北京工业大学材料与制造学部北京 100124

Influence of Rolling Deformation on Microstructure and Mechanical Properties of Al-2Mg-0.8Cu(-Si) Alloy

LEI Zhiguo, WEN Shengping(

), HUANG Hui, ZHANG Erqing, XIONG Xiangyuan, NIE Zuoren

Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China

引用本文:

雷志国, 文胜平, 黄晖, 张二庆, 熊湘沅, 聂祚仁. 冷轧变形和添加Si对Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金的组织和力学性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(6): 463-471.
Zhiguo LEI, Shengping WEN, Hui HUANG, Erqing ZHANG, Xiangyuan XIONG, Zuoren NIE. Influence of Rolling Deformation on Microstructure and Mechanical Properties of Al-2Mg-0.8Cu(-Si) Alloy[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2023, 37(6): 463-471.

全文: PDF(11124 KB) HTML

摘要:

对Al-2Mg-0.8Cu合金进行室温拉伸实验，并用显微硬度测试、差示扫描量热、扫描电镜和透射电镜观察等手段对其表征，研究了冷轧变形和添加Si对其时效析出行为和力学性能的影响。结果表明，轧制能加速这种合金的时效析出行为和缩短峰时效出现的时间。80%的变形量和1 h退火，使Al-2Mg-0.8Cu合金达到峰时效。添加Si能进一步加速时效析出动力学和细化S相，添加0.3%(质量分数)的Si能完全固溶到Al-2Mg-0.8Cu合金的基体中。冷轧变形量为40%的Al-2Mg-0.8Cu-0.15Si合金，其屈服强度为240 MPa、抗拉强度为353 MPa、断后伸长率为16.5%和抗拉强度塑性乘积为5.66 GPa·%。使这种合金具有最佳力学性能的轧制变形量和Si元素添加量，分别为40%和0.15。

关键词 ：金属材料, Al-Mg-Cu, 冷轧, 微合金化, 微观组织, 力学性能

Abstract：

Rolling can accelerate the aging precipitation behavior, whilst shorten the incubation time for the emerge of peak aging. The Al-2Mg-0.8Cu alloy with 80% reduction reaches peak aging after annealing for 1 h. The maximum solid solubility of Si in Al-2Mg-0.8Cu alloy is 0.3% (mass fraction), which can further accelerate the kinetics process of aging precipitation and refine the size of S-phase. The Al-2Mg-0.8Cu-0.15Si alloy after cold rolling with 40% reduction achieved the properties of yield strength of 240 MPa, tensile strength of 353 MPa, elongation at break of 16.5% and tensile strength-plastic product of 5.66 GPa·%. 40% cold rolling reduction and addition of 0.15% Si (mass fraction) are the optimal process combination to obtain the best mechanical properties.

Key words： metallic materials Al-Mg-Cu cold rolling micro alloying microstructure mechanical property

收稿日期: 2022-08-15

ZTFLH:

TG146.2

基金资助:国家重点研究开发项目(2021YFB370902);国家重点研究开发项目(2021YFB3704204);国家重点研究开发项目(2021YFB3704205);国家自然科学基金创新研究项目(5162-1003);现代交通金属材料与加工技术北京实验室项目

通讯作者: 文胜平，副研究员，wensp@bjut.edu.cn，研究方向为先进铝合金材料研究与开发

Corresponding author: WEN Shengping, Tel: 13552521441, E-mail: wensp@bjut.edu.cn

作者简介: 雷志国，男，1993年生，博士生

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表 1 样品的化学成分

图1 铸造Al-Mg-Cu-(Si)合金的DSC曲线

图2 铸态和固溶态Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金的背散射电子图像

图3 铸造态Al-2Mg-0.8Cu-0.30Si合金的SEM和EDS

表2 铸造态Al-2Mg-0.8Cu-0.30Si合金的能谱结果

图4 Al-Mg-Cu三元相图

图5 Al-2Mg-0.8Cu-0.50Si合金的SEM照片

表3 Al-2Mg-0.8Cu-0.50Si合金固溶后基体中残留初生相的能谱结果

图6 Al-2Mg-0.8Cu-0.50Si合金固溶后基体中残留初生相的SEM和EDS

图7 不同变形量冷轧Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金在175℃等温退火后硬度的变化

图8 冷轧Al-2Mg-0.8Cu-(Si)合金的拉伸性能

图 9 40%变形量的冷轧Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金在175℃退火后的拉伸性能

图 10 80%变形量冷轧Al-2Mg-0.8Cu(-Si)合金退火后的拉伸性能

图11 40%变形量冷轧Al-2Mg-0.8Cu合金在175oC退火后的TEM照片

图12 80%变形量冷轧Al-2Mg-0.8Cu合金在175℃退火后的TEM照片

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