汽车隔热板5052延伸性能表征与分析【字数：12548】
摘 要5052铝合金目前广泛地应用在汽车零部件隔热板中，目前的材料延伸性能不足，如何开发高延伸性能的铝合金是目前的研究热点。本论文主要对现有5052铝合金材料分析延伸性能，研究微观组织结构，分析化学成分，达到获得铝合金良好延伸性能的目的。对5052铝合金先进行铸锭，接着热轧再冷轧，取一部分材料做中间退火；采用了阳极覆膜的腐蚀方法来腐蚀材料，得到其金相组织图片，直轧材料的晶粒大小为23μm，中退材料晶粒大小为38μm；采用AGS-X万能试验机进行拉伸实验，记录其抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能，最后得到直轧样的最小延伸率为26%，最大延伸率为28%；中退样最小延伸率为26%，最大延伸率为28%。用扫描电子显微镜观察显微组织，可以从第二相组织中看出主要有Al、Mg、Fe、Cr等元素；最后利用Foundry-Master Pro直读光谱仪对该样品成分进行准确的测量，确定该样品合金元素的含量，该合金的元素含量为Fe含量19.5%，Mg含量24%，余量为Al等元素。
目 录
1.绪论 1
1.1、课题来源 1
1.2、5052铝合金的特性 1
1.3、国内外研究现状 2
1.3.1、热处理现状 2
1.3.2、晶粒研究现状 3
1.3.3、拉伸研究现状 5
1.4、课题主要研究内容 7
2.实验材料和方法 8
2.1、材料样品 8
2.2、退火过程 8
2.2.1、铸锭（DC） 8
2.2.2、锯切 9
2.2.3、铣面 9
2.2.4、热轧 10
2.2.5 冷轧 11
2.2.6成品退火实验过程 12
2.3、腐蚀方法 12
2.4、拉伸方法 14
2.5、成分分析方法 14
2.5.1扫描电镜观察 14
2.5.2直读光谱仪观察 15
3.5052铝合金材料组织分析 16
3.1、直轧样与中退样晶粒大小 16
3.2、直轧样的金相组织 16
3.3、中退样的组织分析 20
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4、化学成分分析 24
4.力学性能分析 27
4.1、直轧样退火处理的力学性能 27
4.2、中退样退火处理的力学性能 28
5、结论 29
参考文献 30
致谢 32
1.绪 论
1.1、课题来源
在汽车轻量化过程中, 把原有的钢铁材料采用更多的铝合金来代替是将汽车轻量化实现的一个重要技术方案。同时具有比较小密度和比较好耐腐蚀性能的铝合金, 为业界十分关注[1]。5052铝合金具有中等强度, 因耐腐蚀性好, 良好的成形性而被广泛应用于车身上的钣金冲压件, 是实现汽车轻量化的有效途径, 对于节能减排具有重要意义。目前对5052 铝合金板材研究工作主要集中在其生产组织观察和工艺制造等方面,而对其延伸性能的研究是相对较少的。本文主要研究其延伸性能，通过优化工艺参数，获得延伸率较好的板材。
1.2、5052铝合金的特性
5052铝合金为5XXX系合金中的之中最典型的合金,其中5052铝合金的Mg含量在2.2%2.8%之间,为低Mg铝合金，同时也是热处理不可强化铝合金,中等强度、良好的耐蚀性、优良的焊接性和容易加工成形等是该合金所具备的特点。因为合金在退火状态下的塑性比较好,同时加工硬化率比较高,所以合金在硬状态时的塑性比较低。在板材被热轧后,当合金的冷加工率为50%时,其再结晶温度达到约为288℃。Mg为合金中唯一的强化元素,其具有一定固溶强化的作用,并且能够将合金的加工硬化率提高,最后合金能够获得较明显的应变强化[2]。
因为5052铝合金具有优良的成型性能、抗蚀性、可焊性、疲劳强度,经常把5052铝合金用作装饰面板材料。由于机械和汽车等相关行业的发展越来越迅速,所以导致了5052铝合金板材的需求量越来越大,将其中合金塑性加T变形和动态再结晶行为等作为目前的研究主要方向[3]。在汽车轻量化过程中, 采用更多的铝合金来代替原有的钢铁材料是汽车轻量化的一个重要技术方案。
兼具较小密度和较佳耐腐蚀性能的镁是5052合金中的主要合金元素，在铝中它的最大固溶度可达17.4%，然而在工业常用的5052合金中，镁的含量一般保持在5.5%以下。该合金是一种热处理不可强化的铝合金，尽管镁在铝中的固溶度因为温度的降低而跟着迅速减小，然而因为沉淀相的形核困难，核心少，并且沉淀的相尺寸大，所以导致了合金的时效效果差。由于镁元素优先呈阳极相Mg5Al8或Mg5Al3在晶界之中沉淀，从而导致合金可能产生晶间裂纹及应力腐蚀的倾向。镁元素既能显著提高铝合金的强度但是又不会让铝合金的塑性过分降低，铝镁合金同时具有优良的抗蚀性与可焊性。在退火状态时，加工变形AlMg合金可能会产生吕德线(Luders lines)[4]。
铝镁合金同时还含有少量的锰、铬、铍、钛等元素。合金中的锰元素除了少量的锰元素固溶外，大部分的锰元素形成了MnAl6。其中加入锰可以使含镁相沉淀均匀，提高合金的抗蚀性能，尤其是抗应力腐蚀开裂的能力;加入锰元素不但提高合金强度的效果比加入镁元素时大，而且能保证合金具有的稳定性更高；向铝中每增加1%Mg,可以让其强度增加约35 MPa,而加入同量锰的效果则近乎大了一倍;同时加入锰元素可以提高合金的再结晶温度，并抑制晶粒的长大。然而锰的含量多时，提高的强度并不多，但是塑性则明显降低，特别是在有微量钠存在的情况下，铝合金在热轧的时候会产生“钠脆”现象，因此，5XXX系合金的锰元素含量都＜1.0%。
1.3、国内外研究现状
1.3.1、热处理现状
目前,国内外仍然以传统的DC法铸造大扁锭热轧工艺为主来生产5052合金板带材,然而用铸轧法来生产5052铝合金板带材还没有进入工业化批量生产，铸轧工艺的明显优势有：节能降耗、资金投入低、生产周期短等。所以,对5052铝合金铸轧板坯实行冷轧和热处理探索试验研究,将会得到铸轧5052铝合金板材的显微组织及性能的变化规律,这对于使用铸轧法大批量稳定生产高品质5052铝合金板带材有着非常重要的意义。
高鑫[5]等研究了退火温度和保温时间对5052铝合金大卷材的组织与性能的影响。将5052铝合金大卷切取试样，再进行退火,能够看出,在退火保温时间相同的状况下,在退火温度100℃250℃范围内,板材的性能变化平稳;在退火温度250℃320℃范围内,随着板材退火温度提高，其抗拉度、屈服强度呈现快速下降的趋势,然而延伸率却急剧增加。这说明在100℃250℃退火温度范围内,板材的退火处于回复阶段,内部组织只发生了多边化和亚晶的合并过程,所以材料的性能变化平稳。在退火温度250℃320℃范围内,其板材的内部组织从部分再结晶向完全再结晶转变。当退火温度高于320℃时,抗拉强度、屈服强度、延伸率值基本没有变化。5052铝合金大卷材在退火炉中的退火制度为:5052O状态,炉定温420℃加热6.5h,将其改为定温350℃加热2.5h，达到了控制退火制度340℃350℃/1.0h的目的;5052H24状态,炉子定温320℃加热6h,将其改为定温250℃加热3h，达到了控制退火制度240℃250℃/1.0h的目的。
目 录
1.绪论 1
1.1、课题来源 1
1.2、5052铝合金的特性 1
1.3、国内外研究现状 2
1.3.1、热处理现状 2
1.3.2、晶粒研究现状 3
1.3.3、拉伸研究现状 5
1.4、课题主要研究内容 7
2.实验材料和方法 8
2.1、材料样品 8
2.2、退火过程 8
2.2.1、铸锭（DC） 8
2.2.2、锯切 9
2.2.3、铣面 9
2.2.4、热轧 10
2.2.5 冷轧 11
2.2.6成品退火实验过程 12
2.3、腐蚀方法 12
2.4、拉伸方法 14
2.5、成分分析方法 14
2.5.1扫描电镜观察 14
2.5.2直读光谱仪观察 15
3.5052铝合金材料组织分析 16
3.1、直轧样与中退样晶粒大小 16
3.2、直轧样的金相组织 16
3.3、中退样的组织分析 20
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4、化学成分分析 24
4.力学性能分析 27
4.1、直轧样退火处理的力学性能 27
4.2、中退样退火处理的力学性能 28
5、结论 29
参考文献 30
致谢 32
1.绪 论
1.1、课题来源
在汽车轻量化过程中, 把原有的钢铁材料采用更多的铝合金来代替是将汽车轻量化实现的一个重要技术方案。同时具有比较小密度和比较好耐腐蚀性能的铝合金, 为业界十分关注[1]。5052铝合金具有中等强度, 因耐腐蚀性好, 良好的成形性而被广泛应用于车身上的钣金冲压件, 是实现汽车轻量化的有效途径, 对于节能减排具有重要意义。目前对5052 铝合金板材研究工作主要集中在其生产组织观察和工艺制造等方面,而对其延伸性能的研究是相对较少的。本文主要研究其延伸性能，通过优化工艺参数，获得延伸率较好的板材。
1.2、5052铝合金的特性
5052铝合金为5XXX系合金中的之中最典型的合金,其中5052铝合金的Mg含量在2.2%2.8%之间,为低Mg铝合金，同时也是热处理不可强化铝合金,中等强度、良好的耐蚀性、优良的焊接性和容易加工成形等是该合金所具备的特点。因为合金在退火状态下的塑性比较好,同时加工硬化率比较高,所以合金在硬状态时的塑性比较低。在板材被热轧后,当合金的冷加工率为50%时,其再结晶温度达到约为288℃。Mg为合金中唯一的强化元素,其具有一定固溶强化的作用,并且能够将合金的加工硬化率提高,最后合金能够获得较明显的应变强化[2]。
因为5052铝合金具有优良的成型性能、抗蚀性、可焊性、疲劳强度,经常把5052铝合金用作装饰面板材料。由于机械和汽车等相关行业的发展越来越迅速,所以导致了5052铝合金板材的需求量越来越大,将其中合金塑性加T变形和动态再结晶行为等作为目前的研究主要方向[3]。在汽车轻量化过程中, 采用更多的铝合金来代替原有的钢铁材料是汽车轻量化的一个重要技术方案。
兼具较小密度和较佳耐腐蚀性能的镁是5052合金中的主要合金元素，在铝中它的最大固溶度可达17.4%，然而在工业常用的5052合金中，镁的含量一般保持在5.5%以下。该合金是一种热处理不可强化的铝合金，尽管镁在铝中的固溶度因为温度的降低而跟着迅速减小，然而因为沉淀相的形核困难，核心少，并且沉淀的相尺寸大，所以导致了合金的时效效果差。由于镁元素优先呈阳极相Mg5Al8或Mg5Al3在晶界之中沉淀，从而导致合金可能产生晶间裂纹及应力腐蚀的倾向。镁元素既能显著提高铝合金的强度但是又不会让铝合金的塑性过分降低，铝镁合金同时具有优良的抗蚀性与可焊性。在退火状态时，加工变形AlMg合金可能会产生吕德线(Luders lines)[4]。
铝镁合金同时还含有少量的锰、铬、铍、钛等元素。合金中的锰元素除了少量的锰元素固溶外，大部分的锰元素形成了MnAl6。其中加入锰可以使含镁相沉淀均匀，提高合金的抗蚀性能，尤其是抗应力腐蚀开裂的能力;加入锰元素不但提高合金强度的效果比加入镁元素时大，而且能保证合金具有的稳定性更高；向铝中每增加1%Mg,可以让其强度增加约35 MPa,而加入同量锰的效果则近乎大了一倍;同时加入锰元素可以提高合金的再结晶温度，并抑制晶粒的长大。然而锰的含量多时，提高的强度并不多，但是塑性则明显降低，特别是在有微量钠存在的情况下，铝合金在热轧的时候会产生“钠脆”现象，因此，5XXX系合金的锰元素含量都＜1.0%。
1.3、国内外研究现状
1.3.1、热处理现状
目前,国内外仍然以传统的DC法铸造大扁锭热轧工艺为主来生产5052合金板带材,然而用铸轧法来生产5052铝合金板带材还没有进入工业化批量生产，铸轧工艺的明显优势有：节能降耗、资金投入低、生产周期短等。所以,对5052铝合金铸轧板坯实行冷轧和热处理探索试验研究,将会得到铸轧5052铝合金板材的显微组织及性能的变化规律,这对于使用铸轧法大批量稳定生产高品质5052铝合金板带材有着非常重要的意义。
高鑫[5]等研究了退火温度和保温时间对5052铝合金大卷材的组织与性能的影响。将5052铝合金大卷切取试样，再进行退火,能够看出,在退火保温时间相同的状况下,在退火温度100℃250℃范围内,板材的性能变化平稳;在退火温度250℃320℃范围内,随着板材退火温度提高，其抗拉度、屈服强度呈现快速下降的趋势,然而延伸率却急剧增加。这说明在100℃250℃退火温度范围内,板材的退火处于回复阶段,内部组织只发生了多边化和亚晶的合并过程,所以材料的性能变化平稳。在退火温度250℃320℃范围内,其板材的内部组织从部分再结晶向完全再结晶转变。当退火温度高于320℃时,抗拉强度、屈服强度、延伸率值基本没有变化。5052铝合金大卷材在退火炉中的退火制度为:5052O状态,炉定温420℃加热6.5h,将其改为定温350℃加热2.5h，达到了控制退火制度340℃350℃/1.0h的目的;5052H24状态,炉子定温320℃加热6h,将其改为定温250℃加热3h，达到了控制退火制度240℃250℃/1.0h的目的。
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