織構對鋁-鎂-鈧合金板材平面各向異性的影響

  鋁-鎂-鈧合金強度高、塑性好、焊接性能優良,有較好的抗腐蝕性,在航天、航空領域有著廣泛的應用前景。金屬材料在加工成型過程中,由于受到外界的電、熱、磁和力等外界因素及不同加工及熱處理工藝制度的影響,許多晶粒的位向會沿著某些特定晶粒取向發生旋轉和重排,形成織構。許多研究指出,織構對合金的各向異性影響顯著。目前對于Al-Mg-Sc合金平面各向異性的研究表明,鋁鎂鈧合金板材平面各向異性明顯,并呈現出反常的力學性能各向異性。本文采用室溫拉伸以及X-射線衍射技術等方法研究了不同取向條件下鋁-鎂-鈧合金冷軋板經穩定化退火處理后拉伸力學性能的各向異性,通過對多組分織構的Schmid因子倒數的加權計算,初步探討了織構對合金板材各向異性的影響。

  實驗材料為鋁-鎂-鈧合金,其化學成分為(質量分數,%):0.25Sc,0.10Zr,0.40Mn,0.60Mg,余量Al。鑄錠均勻化后在Φ450mm×800mm二輥不可逆熱軋機上進行熱軋,經多道次熱軋至6mm左右,熱軋總變形量約為85%,經450℃×2h中間退火后在Φ450mm×800mm二輥不可逆冷軋機上進行冷軋,經多道次冷軋至2mm左右,冷軋變形量約為70%,之后再經350℃×1h穩定化退火。在軋制平面內分別沿軋制方向(0°)、橫向(90°)及與軋制方向成30°、45°、60°的方向截取拉伸試樣。

  鋁-鎂-鈧合金冷軋板穩定化退火后具有平面各向異性,并表現出反常各向異性,即橫向(90°方向)拉伸性能超過縱向(0°)的拉伸性能。鋁-鎂-鈧合金冷軋板穩定化退火后冷軋織構密度仍很強烈,即Brass織構{110}<112>和S織構{123}<634>的取向密度較高,其中Brass織構的取向密度達到14級,S織構取向密度達到了11級。晶體學織構的存在是造成鋁-鎂-鈧合金板材各向異性的主要原因,且S織構以及Brass織構使得合金橫向(90°)及縱向(0°)強度比其他取向強度大,并且Brass織構達到一定體積時可以大幅提高橫向強度而使合金板材出現反常各向異性。