6063铝合金热变形行为的研究

摘! 要! 在空气中采用普通铜模浇注法制备了 "#$% &’(( )*+ ,% -.% 块体合金试样， 利用 / 射线衍射确定铸态样品的非晶态 性质， 用差示扫描量热仪 （ 01&） 分析合金的玻璃转变、 晶化和熔化行为。研究表明， 能形成完全非晶态试样的最大尺寸为 23 % 44， 试样的过冷液相区’! 5 为 %63 + 7， 约化玻璃转变温度 ! 8# 为 93 %: 。与无锌合金比较， "#$% &’(( )*+ ,% -.% 金属玻璃 的晶化转变行为更为复杂， 表现为明显的三级晶化。对 "#$% &’(( )*+ ,% -.% 非晶合金进行等温退火处理后， 发生了非晶态向 晶态的转变， 原本单一非晶峰上出现了与晶体相对应的尖锐晶体峰。当采用分步退火处理时， 组织更为均匀细小。 关键词! 块体非晶合金； 晶化处理； 微观组织 中图分类号! ;<62$3 ( = (! ! ! ! 文献标志码! >! 文章编号! 6996 ? ((2: （ (99@ ） 96 ? 99(6 ? 9+
变形前热处理制度为固溶 ( !"# $ % & ’ 时效及固 溶的试样， 热变形后 !## $ % ! ’ 时效， 合金硬度居中， 表明此时合金的析出相为平衡相和共格、 半共格相的混 合物， 固 溶 "3# $ % 3 ’ 试 样 变 形 前 硬 度 较 低， 表明 3#3& 铝合金的固溶强化效果较弱。但热变形后时效， 合金硬度较高。因此变形初始阶段流变应力较低， 随固 溶量的增多， 流变应力增加， 最后与固溶 ( )*# $ % )# ’ 时效及固溶试样接近， 甚至超过它们。变形后时效硬 度与变形前固溶的 .;) 号试样相近。综合考虑热变形 过程流变应力和变形后时效硬度， 选取固溶 ( !"# $ % & ’ 的均匀化制度， 既可降低热变形过程流变应力又可 提高变形后合金的时效硬度。 图 ! 为 .;#+ ) ， .;#+ ! 号 试 样 真 应 力;真 应 变 曲 线。 由图 ! 可见， 固溶 ( !"# $ % & ’ 时效的试样， 在 42# $ 变形速率为 #+ #) 0 / ) 条件下变形的合金流变应力远远 低于 "## $ 变形速率为 #+ !" 0 / ) 合金的流变应力。由 于低温时析出相的溶解比较缓慢及变形速率较低， 此两 种因素均使流变应力降低， 曲线上出现的台阶， 表明析 出相溶解造成的流变应力增加与 !< 相的减少造成的流 ［ 3， 1］ 。低 变应力的降低相抵消， 从而流变应力出现稳态 温慢速变形可降低流变应力， 但不利于 78! 9: 相的溶 解， 进而影响合金变形后时效硬度 （ 见表 ! ） 。 图 & 为 =、 >、 8、 ’ 号试样真应力;真应变曲线。由图 流变应力略高于其 & 可见， 由于 = 号试样 78! 9: 相最多， 他试样， 细化方法的变化 （ ?@AB， AC;"D:;)E ， ?@AB ( AC; @F ， ?@AB ( AC;E ( AC;@F ） 并未造成热变形性能的明显 差异。=;G 号试样真应力;真应变曲线见图 4 。由图 4 、 流变应力最小； = 号次 表 ) 可见， G 号试样 78! 9: 最低， 之， 流变应力次之。 钛含量变化 （ #+ #) ! 6 #+ #" ! ） 并
万方数据
$&Biblioteka 特种铸造及有色合金5 !##1 年第 !1 卷第 ) 期 !"#$ % & ’ 时效的试样流变应力变化比较复杂， 随着 变形的进行， 流变应力从最低逐渐与固溶 ( )*# $ % )# ’ 时效及固溶试样接近， 真应变超过 #+ !" 后， 流变应力 最高。
表 !" # 号试样硬度
试样号 试样变形前 热处理制度 固溶， 水冷， !"# $ % & ’ 空冷 固溶， 水冷， !"# $ % & ’ 空冷 固溶， 水冷， 固溶， 水冷， 4## $ % 3 ’， 空冷 固溶， 水冷， !"# $ % & ’， 空冷 固溶， 水冷， )*# $ % )# ’， 空冷 变形条件 热变形 前硬度 热变形 后硬度
实用研究
特种铸造及有色合金" #**< 年第 #< 卷第 ! 期
!"!# 铝合金热变形行为的研究
左秀荣! " 樊彬彬! " 仲志国! " 吴欣凤# " 李广钦! " 崔海超! " 孙海斌! （ !$ 郑州大学物理工程学院； #$ 东北轻合金有限责任公司）
摘" 要 " 采用 %&’’(&’!)** 热压缩模拟试验机研究了细晶铝锭熔炼的 +*+, 铝合金的高温变形行为， 得出以下结论： 选取 )+* - . + / 固溶 . #)* - 0 , / 时效的均匀化制度， 流变应力较小， 变形后时效硬度较高； )+* - 0 + / 固溶 . #)* - 0 , / 时效处理的试样低温慢速变形可降低流变应力， 但不利于 12# 34 相的溶解， 进而影响变形后时效硬度； 相同均匀化处理的 则变形过程中流变应力大， 细化方法的变化及含钛量的变化 （ 含质量分数为 *5 *! ! 6 *5 *) ! 的 74 ） ， 试样， 12# 34 相含量高， 对于热变形行为并未造成明显差异。 关键词" +*+, 铝合金； 细晶铝锭； 热变形行为 中图分类号" 7%!8+5 # . !" " " " 文献标志码" 9" 文章编号" !**! : ##8; （ #**< ） *! : **!; : *,
图 !5 .;#+ ) 号和 .;#+ ! 号试样 真应力;真应变曲线
图 &5 =， >， 8， ’ 号试样真应力;真应变曲线
变形温度为 42# $ ， 变形速率为 #+ )# 0
/)
图 45 =;G 试样真应力;真应变曲线
变形温度为： 42# $ ， 变形速率为 #+ )# 0 / )
未造成流变应力明显变化。
#" 试验结果及分析
J 号热变形试样热变形前后硬度测试结果见表 # 。 图 ! 为 JO! 6 JO8 号试样真应力O真应变曲线。由表 # 、 图 ! 可见， 变形起始阶段， 固溶 （ 固溶处理制度为 )+* - . + /， 下同）. !;* - 0 !* / 时效的试样流变应力最大， )+* - 0 + / 固溶的试样次之。固溶 . #)* - 0 , / 时 效与固溶 . 8** - 0 + / 时效的试样最小。随着变形量 的增加， )+* - 0 + / 固溶与固溶 . !;* - 0 !* / 时效 的试样的流变应力逐渐接近。固溶 . 8** - 0 + / 时效 的试样， 在整个变形范围内流变应力最低。固溶 .
［ ! 6 ,］ 钛细化， 可降低生产成本， 提高晶粒细化效果 。通
析。硬度试验采用 UV))* 型数显维氏硬度计测试。
表 $% 各试样细化方法和化学成分
试样号 ? ( J Y ’ Z 2 / 细化方法 %K9L %K9L %K9L %K9L %K9L 9&O)74O!Q %K9L . 9&OK= !Q W ! 34 X’ 12 74 K= : : : : : : 12# 34 *5 P,) ) *5 P+P P *5 P<, + *5 P8+ + *5 <;< ) *5 <P; ) *5 ,<8 *5 !*< * *5 )#< *5 *!8 * *5 ,<< *5 !*< * *5 )8P *5 *#8 ! *5 ,<* *5 !*) * *5 ))! *5 *,; ! *5 ,++ *5 !*# * *5 ),8 *5 *)* * *5 ,+! *5 *;; ) *5 )*, *5 *+< # *5 ,P+ *5 !!8 *5 8;P *5 *!8 +
图 !" J 号热处理试样真应力O真应变曲线
（ 变形温度为： )** - ， 变形速率为 *$ #) I : ! ）
收稿日期： #**+ : !* : #* 基金项目： 河南省科技攻关项目 （ *+#8#)**!# ） 第一作者简介： 左秀荣， 女， !;+< 年出生， 博士， 副教授， 郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室， 郑州 （ 8)**)# ） ， 电话： *,<! : +<<+<<<+ ， =: >?4&： @ABC4DEFG2H IF/D$ JF>
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固溶热处理制度为 "3# $ % 3 ’， 水冷温度为 3" 6 2" $ 5 5 注：