織構(gòu)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(yōu)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(fā)生旋轉(zhuǎn)和重排,形成織構(gòu)。許多研究指出,織構(gòu)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(xiàn)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(shù)等方法研究了不同取向條件下鋁-鎂-鈧合金冷軋板經(jīng)穩(wěn)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(gòu)的Schmid因子倒數(shù)的加權(quán)計算,初步探討了織構(gòu)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(zhì)量分數(shù),%):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(jīng)多道次熱軋至6mm左右,熱軋總變形量約為85%,經(jīng)450℃×2h中間退火后在Φ450mm×800mm二輥不可逆冷軋機上進行冷軋,經(jīng)多道次冷軋至2mm左右,冷軋變形量約為70%,之后再經(jīng)350℃×1h穩(wěn)定化退火。在軋制平面內(nèi)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(wěn)定化退火后具有平面各向異性,并表現(xiàn)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(wěn)定化退火后冷軋織構(gòu)密度仍很強烈,即Brass織構(gòu){110}<112>和S織構(gòu){123}<634>的取向密度較高,其中Brass織構(gòu)的取向密度達到14級,S織構(gòu)取向密度達到了11級。晶體學織構(gòu)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(gòu)以及Brass織構(gòu)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(gòu)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(xiàn)反常各向異性。