微合金化及热处理工艺对AA3003铝合金再结晶及织构的影响

摘要

铝合金制热交换器已广泛应用于汽车行业，代替传统的铜合金热交换器，以减轻汽车自重和降低生产成本。复合钎焊铝箔作为热交换器主要材料，存在抗下垂性差的问题。复合铝箔芯材合金在钎焊过程中会发生再结晶，而大长径比的长条状再结晶组织能有效抑制熔融焊料侵蚀，提高铝箔抗下垂性能。然而，在实际生产中，较高的钎焊温度使芯材合金AA3003难以得到这种长条状再结晶组织。本文研究了微合金化及热处理工艺对AA3003合金再结晶组织的影响规律，并通过透射电子显微镜，晶界特征及织构取向分析，探讨了不同形态组织的形成机理。
　　首先，研究了Sc，Er，Yb三种元素微合金化对AA3003合金退火再结晶过程及组织影响规律。结果表明:Sc微合金化能显著推迟AA3003铝合金再结晶，并且在钎焊温度退火仍能得到粗大长条状再结晶组织;Er微合金化合金中，Er元素在凝固及均匀化过程中会依附初生相析出，后续退火过程中与再结晶过程的交互作用较弱;Yb微合金化，能得到与Sc相似的效果，但是推迟再结晶作用及粗化晶粒的效果均不如Sc微合金化明显。
　　其次，研究了升温退火对AA3003铝合金再结晶组织影响规律。结果表明:随着升温速率逐渐降低，合金再结晶组织逐渐粗化，且50℃/min及25℃/min两种升温速率退火下，合金再结晶组织长径比已经没有明显变化。说明在50℃/min升温速率退火过程中，合金发生再结晶前，第二相已经能充分析出，与再结晶发生交互作用，最终得到长条状再结晶组织。
　　同样具有长条状再结晶组织的AA3003及Sc微合金化AA3003合金的晶界特征分布分析结果表明:沿轧向分布的晶界基本上都是大角晶界;而在AA3003合金中，法向分布的大角晶界在沿轧向迁移过程中会受到第二相析出钉扎，最终得到保留;在Sc微合金化AA3003合金中，法向分布的大角晶界与相邻晶粒形成小角晶界后，迁移停止，完成再结晶，进而存在较高比例的小角晶界。
　　针对Al-1.0％wt.Mn合金及Al-1.0％Mn-0.2％wt.Sc合金变形及再结晶织构的研究发现，两种合金的冷轧织构都以Copper及S织构为主;Al-Mn合金低温退火后，再结晶织构中出现较高组分ND-Rotated{001}<310>织构，Al-Mn-Sc合金在钎焊温度退火后，再结晶织构中出现较高组分P织构，这两者都与主要冷轧织构Copper呈近似的40°<111>关系，具有这种取向关系的再结晶晶粒会优先长大。
　　Sc、Yb微合金化对Al-1.0％wt.Mn合金力学性能的影响研究表明，由于大量弥散分布的第二相的析出，大大提高了合金在200℃下的高温强度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 汽车铝制热交换器

1．2 汽车热交换器用复合钎焊铝箔

1．2．1 汽车热交换器用复合钎焊铝箔

1．2．2 复合钎焊铝箔的生产工艺

1．3 复合钎焊铝箔的研究现状

1．3．1 铝箔钎焊过程中钎焊料与芯材之间的反应

1．3．2 Si渗透对复合钎焊铝箔的影响

1．3．3 芯材再结晶组织对复合箔皮材渗透的影响

1．3．4 芯材晶界特征对复合箔皮材渗透的影响

1．3．5 加工工艺对复合箔皮材渗透的影响

1．4 AA3003铝合金介绍

1．5 析出与再结晶的相互作用研究

1．5．1 退火过程中析出与再结晶的相互作用

1．5．2 析出与再结晶的相互作用对再结晶组织的影响

1．6 织构的含义及测定方法

1．6．1 织构概念

1．6．2 定向生长理论

1．6．3 织构测定

1．6．4 织构与合金性能的关系

1．7 微合金化铝合金研究现状

1．8 研究背景和研究内容

1．8．1 研究背景

1．8．2 研究内容

第二章 试验材料及方法

2．1 研究路线

2．2 试验材料

2．2．1 合金成分设计

2．2．2 合金制备

2．3 试验方法

2．3．1 金相显微分析

2．3．2 扫描电子显微镜分析

2．3．3 透射电子显微镜分析

2．3．4 X射线衍射(XRD)织构分析

2．3．5 电子背散射衍射(EBSD)分析

2．3．6 电阻率测试

2．3．7 显微硬度测试

2．3．8 力学性能测试

第三章 微合金化及热处理工艺对AA3003铝合金再结晶的影响

3．1 合金冷轧组织

3．2 微合金化对AA3003铝合金再结晶过程及组织的影响

3．2．1 Sc微合金化对AA3003铝合金再结晶过程及组织的影响

3．2．2 Er微合金化对AA3003铝合金再结晶过程及组织的影响

3．2．3 Yb微合金化对AA3003铝合金再结晶过程及组织的影响

3．2．4 析出与再结晶的相互作用对试验合金再结晶组织的影响

3．3 热处理工艺对AA3003铝合金再结晶组织的影响

3．4 不同再结晶组织晶界特征分布

3．5 分析与讨论

3．6 本章小结

第四章 合金不同组织与织构取向关系研究及性能分析

4．1 合金的轧制及再结晶织构分析

4．1．1 合金冷轧织构

4．1．2 合金初始再结晶织构

4．1．3 合金完全再结晶织构

4．1．4 宏观织构演变规律分析

4．2 合金再结晶织构的微观分析

4．2．1 Al-Mn合金晶粒组织与取向关系

4．2．2 Sc微合金化Al-Mn合金晶粒组织与取向关系

4．2．3 合金再结晶晶粒取向统计分析

4．3 微合金化对铝合金性能的影响

4．3．1 Sc，Yb微合金化对铝合金显微硬度的影响

4．3．2 Sc，Yb微合金化对铝合金力学性能的影响

4．4 本章小结

全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢