织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

马志锋;赵唯一;陆政

【摘要】In order to master the impact of texture and microstructure on the in-plane anisotropy of tensile mechanical properties of ul-tra-high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy ,the extruded plate and its isothermal forged piece were manufactured.The microstructure,tensile mechanical properties and the intensity of texture were tested and the Schmidt factors were calculated.The relationship of the texture, microstructure and the tensile strength anisotropy were observed by means of single crystal model with Schmidt factor and Hall-Petch law.The results show that the alloy is dominated by deformation texture after intense deformation,and deformation textures leads lower strength of 45°and causes anisotropies.Fibrous tissue formed by extrusion is the main reason of the anisotropy in L and LT directions. The increased strength caused by {1 10} <1 12 >Brass texture can counterbalance the anisotropy in L and LT directions caused by fi-brous tissue.The chainlike distribution of the second phase particles in grain boundary is the key factor of lower elongation of LT and the elongation anisotropy,also it is relevant to the grain strength changes caused by textures.%以自行制备的高合金含量的 Al-Zn-Mg-Cu 合金为试验材料，测试观察挤压带板及其制备的等温模锻件的织构类型及组分强度、组织结构、平面拉伸力学性能及各向异性指数，通过计算｛111｝＜112＞滑移系的施密特因子，采用单晶近似法分析平面拉伸力学性能各向异性与织构的关系，使用霍尔-佩奇定律分析了组织结构与平面拉伸力学性能各向异性的

关系，结果表明：合金经剧烈变形后，以变形织构为主，变形织构会引起各向异性，导致合金45°方向强度偏低；挤压形成的纤维组织是引起挤压带板 L 向及 LT 向各向异性的主要原因。｛110｝＜112＞Brass织构强度增加，可以抵消纤维组织引

起的 L 向及 LT 向的各向异性；LT 向伸长率低及伸长率各向异性主要是由第二相

粒子延晶界的链状分布引起，同时也与织构引起的晶粒强度变化有很大关系。

【期刊名称】《航空材料学报》

【年(卷),期】2015(000)003

【总页数】6页(P1-6)

【关键词】超高强铝合金;各向异性;织构;施密特因子

【作者】马志锋;赵唯一;陆政

【作者单位】北京航空材料研究院，北京 100095; 北京市先进铝合金材料及应用

工程技术研究中心，北京 100095;北京航空材料研究院，北京 100095; 北京市先

进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京 100095;北京航空材料研究院，北

京 100095; 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京 100095

【正文语种】中文

【中图分类】TG146.2+1

Al-Zn-Mg-Cu系(7xxx)超高强铝合金因具有比强度高、硬度高、经济耐用、加工

容易、较好的耐腐蚀性能及良好的韧性等优点[1～3]，在航空、航天、军事工业、交通运输业以及核工业等领域作为主要承力结构材料被广泛应用。近年来，随着上述领域的发展，对高强铝合金的综合性能尤其是强度提出了更高的要求。

从20世纪90年代起，工业发达国家利用先进的喷射成型技术开发出了抗拉强度

达760～810MPa，伸长率达8%～13%的超高强铝合金。国内也有研究单位采用喷射沉积技术制备坯料，开发出抗拉强度达800～830MPa，伸长率达8%～10%的超高强铝合金[4～6]，将铝合金强度性能指标推向了极高水平。但是在开发过程中，研究者不但要注重在实验室条件下获得性能优良的材料，更应考虑材料的工程化应用。由于受设备水平的限制，快速凝固/粉未冶金工艺(RSIPM)难以满足大批

量生产的需求。从目前高强铝合金发展状况来看，传统铸造法生产高合金含量的坯料，辅以大变形量剪切变形是获得高强度材料并满足工程化应用的有效途径。利用挤压产生的效果，Milman等人[7,8]采取大挤压比制备的高合金含量的合金性能达到了1000MPa。铝合金制品在经过挤压变形或单方向的大变形量处理后，合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度等力学性能指标随取样方向的不同而表现出一定的差异，产生平面力学各向异性[9,10]，对于要求性能均匀的产品来说各向异性是一个不利的因素。研究证明材料各向异性与合金制备过程中形成的织构密切相关，织构是影响铝合金材料均匀性的一个重要原因，也一直是人们的研究热点。但是，目前的研究主要集中在铝合金的轧制板材方面[11]，合金也主要是以3xxx系[12]

和汽车用的6xxx系[13]等中等强度的铝合金为主，还未见有关织构对700MPa级超高强铝合金锻件平面力学性能的影响的报道。

本研究以自行制备的高合金含量Al-Zn-Mg-Cu合金为试验材料，对比挤压带板及其制备的等温模锻件的织构类型及组分强度、组织结构、不同取向的抗拉强度及断裂伸长率，分析平面力学性能与织构及微观组织结构的关系，以期为进一步控制

织构及微观组织结构、改善该合金的性能，获得平面力学性能均匀的铝合金锻件提供帮助，为合金的批量化应用及性能提升做技术储备。

试验采用半连续铸造的方法获得圆型铸坯，经均火、挤压获得截面尺为

40mm×100mm的挤压带板(如图1所示)，挤压比为12.5。将获得的挤压带板加工成φ100mm×40mm的圆型锻坯进行等温模锻，变形量80%。将获得的挤压带