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5052-O 鋁合金高溫拉伸下力學性能和微觀組織的演變規律研究

來源:凱爾測控試驗系統(天津)有限公司   2025年07月29日 16:29  

研究背景與目的

5052-O鋁合金作為一種不可熱處理強化的變形鋁合金,因其優異的成形加工性能、抗腐蝕性和中等強度,被廣泛應用于航空航天(如飛機油箱)、交通運輸(汽車船舶部件)以及電子儀表等領域。然而,其在高溫環境下的力學行為和組織演變規律尚未明確,這限制了該材料在熱成形工藝中的進一步應用。本研究通過系統的實驗分析,旨在揭示5052-O鋁合金在20-300℃溫度范圍內的性能變化機制,為實際生產中的溫成形/熱成形工藝參數選擇提供科學依據。

5052-O 鋁合金拉伸試樣示意圖

試樣的力學性能與形貌

5053-O 鋁合金不同溫度下的加工硬化曲線

拉伸斷裂后斷口表面形貌

不同拉伸溫度下5052-O 鋁合金微觀組織晶粒取向分布圖

不同拉伸溫度下5052-O 鋁合金微觀組織KAM 圖(GOS)

5052-O 鋁合金在不同溫度下拉伸后的織構變化

結論

分析了不同拉伸溫度(20、50、100、150、200、 250、300 ℃)下,5052-O 態鋁合金板材力學性能和 微觀組織的演變規律,結論可歸納如下: 1)在室溫~200 ℃范圍內,隨著溫度的升高,拉 伸試樣的抗拉強度增加,但變化幅度并不明顯。當拉 伸溫度超過200 ℃以后,材料的抗拉強度明顯減小, 當溫度為250 ℃時,材料的抗拉強度為233.3 MPa, 而且在300 ℃下材料的抗拉強度最小,為171.6 MPa。 2)當拉伸溫度為 200 ℃時,在拉伸斷口形貌中 觀察到大小不一的孔洞和細小的等軸韌窩。小韌窩的 數量多而且致密,少量的韌窩尺寸較大較深。而在溫 度為250 ℃和 300 ℃的試驗條件下,5052-O 鋁合金 斷口形貌上的韌窩尺寸則較大,且韌窩深度較深。這 是因為隨著拉伸溫度的繼續升高,相鄰的較小韌窩逐 漸聚集,形成撕裂棱,表明材料具有較好的塑性。 3)5052 鋁合金應變硬化指數n隨著變形溫度的 升高而逐漸降低,說明軟化機制不足以抵消加工硬化 作用。而當變形溫度高于200 ℃時,材料受到熱激活效應的影響,晶粒內部應變上升,拉伸區域位錯密度 升高。 4)隨著拉伸溫度的升高,晶粒內部的亞晶界增多。當溫度達到250 ℃及以上時,大晶粒應力應變集 中,晶界周圍形成新的再結晶結構。在室溫條件下進 行拉伸后,5052-O 的主要織構是 Goss 織構 ({110})、Copper 織構({112})和 S 織 構({123}以及較弱的Brass織構({110})。 隨拉伸溫度的升高,Cube 織構表現出明顯的擇優取 向,同時取向密度增大。


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