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冷变形加工对铝型材组织性能的影响
内容来源:http://www.apas.net.cn/    作者:武将    发布日期:2021-02-18 08:27    阅读次数:50 次 点击收藏

1. 冷变形加工对铝型材内部组织的影响

(1)晶粒形状的变化

铝型材冷加工后,随着外形的改变,晶粒皆沿最大主变形发展方向被拉长、拉细或压扁;冷变形程度越大,晶粒形状变化也越大;在晶粒被拉长的同时,晶间的夹杂物也跟着拉长,使冷变形后的铝型材出现纤维组织;

4040(双槽)工业铝型材

(2)亚结构

铝型材晶体经过充分冷塑性变形后,在晶粒内部出现了许多取向不同、大小约为10^-3~10^-6cm的小晶块,这些小晶块(或小晶粒间)的取向差不大(小于1°),所以它们仍然维持在同一个大晶粒范围内;这些小晶块称为亚晶,这种组织称为亚结构;亚晶的大小、完整程度、取向差与材料的纯度、变形量和变形温度有关;当材料中含有杂质和第二相时,在变形量大和变形温度低的情况下,所形成的亚晶小,亚晶间的取向差大,亚晶的完整性差;铝型材在冷变形过程中,亚晶结构对铝型材的加工硬化起重要作用,由于各晶块的方位不同,其边界又为大量位错缠结,对晶内的进一步滑移起阻碍作用;因此,亚结构可提高铝型材的强度;

 

(3)变形织构

铝型材在冷变形过程中,内部各晶粒间的相互作用及变形发展方向因受外力作用的影响,晶粒要相对于外力轴产生转动,而使其动作的滑移系有朝着作用力轴的方向(或最大主变形方向)做定向旋转的趋势;铝型材在较大冷变形程度下,晶粒位向由无序状态变成有序状态的情况,称为择优取向;由此所形成的纤维状组织,因具有严格的位向关系,称为变形织构;变形织构可分为丝织构和板织构;具有冷变形织构的铝型材进行退火时,由于晶粒位向趋于一致,总有某些位向的晶块易于形核长大,往往形成具有织构的退火组织,这种组织称为再结晶织构;

 

冷变形铝型材中形成变形织构的特性,取决于变形程度、主变形图和合金的成分与组织;变形程度越大,变形状态越均匀,则织构越明显;主变形图对产生织构有决定性的影响,如拉伸、拉丝和圆棒挤压时可得到丝织构,而宽板轧制、带材轧制和扁带拉伸时可得到板织构等;织构使铝型材具有明显的各向异性,在很多情况下会出现织构硬化;在实际生产中,要控制变形条件,充分利用其有利的一面,而避免其不利的一面;

 

(4)晶内及晶间的破坏

因滑移、双晶等过程的复杂作用以及晶粒所产生的相对移动与转动,造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷,使铝型材密度减小,这是造成显微裂纹和宏观破断的根源;

 

2. 冷变形加工对铝型材性能的影响

(1)理化性能

①密度:冷变形后,因晶内及晶间出现了显微裂纹或宏观裂纹、裂口空洞等缺陷,使铝型材密度减小;

②电阻:晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、晶间及晶内破裂等,都对电阻的变化有明显的影响;前两者使电阻随变形程度的增加而减少,后者则相反;

③化学稳定性:经冷变形后,材料内能增高,使其化学性能更不稳定而异被腐蚀,特别是易产生应力腐蚀;

 

(2)力学性能

铝型材经冷变形后,由于出现织构,材料呈现各向异性;例如,铝型材薄板在深冲时易出现明显的制耳;应合理控制加工条件,以充分利用织构与各向异性有利的一面,而避免或消除其不利的一面;

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