金永明

摘 要：本文論述了在軋制深沖用鋁板以及退火時其織構(gòu)情況，并介紹了深沖鋁板的各向異性以及織構(gòu)與各向異性的關(guān)系，最后介紹了改善深沖用鋁板各向異性的方法。

關(guān)鍵詞：深沖鋁板；織構(gòu)；各向異性

1引言

多昌體鋁合金材料在軋制和退火后，顆粒的晶體學取向會發(fā)生變化，其軸座標會偏離，這種偏離隨著軋制過程中的變形量或者再結(jié)晶程度會趨于穩(wěn)定，此時板材中與軋向成不同夾角的部位會有不同的性能，這稱之為各向異性，如果各向異性非常強烈是不利于深沖后，所以必須降低鋁板的各向異性。

2織構(gòu)和各向異性的關(guān)系

織構(gòu)指的是具有擇優(yōu)取向特征的多晶體取向結(jié)構(gòu)，是取向分布狀態(tài)對隨機分布的偏離，織構(gòu)用{hkl}{uvw}來表示，{hkl}指的是與軋面平行的晶體指數(shù)，{uvw}指的是與軋向平行的晶向指數(shù)。

對晶體的測量方向不同，材料的性能也隨之發(fā)生變化，這是各向異性的典型表現(xiàn)形式，確定板材各向異性的數(shù)量時，用單軸拉伸試驗下的塑性應變比來表示，塑性應變比同時也可以衡量板材的深沖性能。各向異性材料的性能及變化情況是由軋制織構(gòu)和退火織構(gòu)之間的平衡關(guān)系來確定的?？棙?gòu)對各向異性的影響是通過泰勒取向因子來影響屈服軌跡來實現(xiàn)的，也就是說各向異性取決于各取向晶粒的體積百分比和泰勒因子值。如材料的各向同性，此時發(fā)生塑性變形時屈服面會稍微的向外擴展，如果材料的各向異性，用材料的塑性變應變比值來表示屈服時的應力情況。在深沖板材時應力應變狀態(tài)不是一成不變的，這時屈服面的擴展情況是不斷變化的。計算材料的各向異性值時，可以利用織構(gòu)來進行計算。晶體如果發(fā)生了彈性變形，其發(fā)生的應力應變情況取決于晶體取向以及晶體取向分布。在平面屈服軌跡上，各向異性會歪曲屈服橢圓。

多晶體的各向異性是由于晶體學結(jié)構(gòu)決定的，材料如果發(fā)生塑性變形時其滑移會受到晶體幾何學的限制，此時滑移系統(tǒng)會進行某種優(yōu)先排列，從而形成了各向異性。鋁合金的堆垛層錯能較高，如果發(fā)生了塑性變形時錯位會導致平面之間的滑移，但是其柏氏矢量是不受影響的。如果鋁合金板材發(fā)生了塑性變形，尤其是發(fā)生深沖變形時會表現(xiàn)出各向異性，從而形成制耳效應。晶粒的取向不同，其泰勒因子值和各向異性參數(shù)值是不同的。

板材在深沖時會產(chǎn)生塑性流變，出現(xiàn)與軋制方向成90度的四個制耳，如果板材的軋制織構(gòu)比較強烈，如果受到深拉延應力其凸緣處與軋制方向會產(chǎn)生附加應變，會優(yōu)先發(fā)生屈服流動，從而形成制耳。

綜上撰述，如果板材同無課表的織構(gòu)組態(tài)不同，其表現(xiàn)出的各向異性是不同的。如果軋制織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)之間的體積分數(shù)達到一定比例，深沖時會出現(xiàn)制耳，此時板材的各向異性會降低，深沖制耳率也會降低。

3影響織構(gòu)和各向異性的因素

3.1合金元素

一般來說合金越純，其含的雜質(zhì)越少，形成的織構(gòu)呈現(xiàn)純金屬型，合金退火后具有較強的立方織構(gòu)。鋁板中如果鐵的含量增加，其增強形變織構(gòu)，再結(jié)晶形核會受到限制，抑制了再結(jié)晶過程，退火時的立方結(jié)構(gòu)也會減弱，退火織構(gòu)反而加強，此時沖深時45度制耳的傾向會增大。此外制耳行為也會受到硒的影響，一般來說高硅低鐵合金具有較小的制耳率，如果鐵的含量增加而硒的含量減少，會發(fā)生明顯的變形織構(gòu)，深沖時45度制耳率會增加。如果鋁合金中添加錳，退火后可以達到較好立方織構(gòu)，提高合金的硬化率，減少冷軋變形量，減少立方織構(gòu)在冷軋時的弱化。

3.2軋制變形量

鋁合金板材的織構(gòu)取決于當量冷變形量的數(shù)值，對板材的織構(gòu)、各向異性和制耳行為產(chǎn)生直接的影響。如果板材的壓下率大于50%，板材的形變織構(gòu)會產(chǎn)生明顯的發(fā)展，如果壓下率持續(xù)增加，變形織構(gòu)強度會增加，深沖時45度制耳率也會增加，如果變形量達到75%以上，制耳率會變得平緩。如果在熱軋時提高熱軋的道次壓下量，會提高軋制溫度，迅速的發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。同時退火時的立方取向也會增加，此時立方織構(gòu)增加，可以有效降低鋁板的各向異性。如果道次減薄量較大，軋制速度較快，會產(chǎn)生較多的熱效應而強化立方織構(gòu)，有效的減少深沖時的各向異性。

3.3熱處理制度的影響

如果將含有錳的鋁合金進行均勻化處理，可以改善第二相的分布狀態(tài)，可以形成熱軋和退火時的立方織構(gòu)。再結(jié)晶晶粒的尺寸取決于粒子的分布和形狀，板材的成形情況、深沖時的金屬流動、軋制和退火結(jié)構(gòu)等也會受到影響。

板材的各向異性受再結(jié)晶退火的影響，退火時會形成立方織造，軋制時會發(fā)生形跡織造，兩者均衡組分可以降低深沖鋁板的各向異性，從而降低制耳率，在高溫軋制時退火會快速形成立方織造，會減少各向異性。如果板材的高度織構(gòu)化較高，再結(jié)晶退火時形成的立方織造會轉(zhuǎn)化為形變織造，可以有效的降低深沖制耳。

4降低深沖鋁板各向異性的措施

深沖用鋁板的各向異性與織構(gòu)組態(tài)是息息相關(guān)的，如果某些因素影響了織構(gòu)的形成和發(fā)展，這些因素會影響板材的各向異性，要改善板材的各向異性就要調(diào)整板材在加工時形成的織構(gòu)。

4.1調(diào)整鋁合金的成分

如果是工業(yè)純鋁，調(diào)整其內(nèi)含的鐵、硒含量是一種比較經(jīng)濟的措施，如果 減少鐵的含量增加硒的含量，可以降低各向異性，鐵與硒的比值越低，深沖鋁板的各向異性也會降低。如果在鋁合金中添加合金元素，會與鐵形成粗大第二相，可以弱化鐵對織構(gòu)的不利影響，達到降低各向異性的目的。

4.2提高熱處理溫度

提高熱處理溫度，一般是要提高均勻化處理溫度和退火溫度，合金的均勻化溫度要控制在560-610度。

4.3提高熱精軋終軋溫度

熱軋合金時溫度越高，板材成開進時各向異性就越低，熱軋終軋溫度可以控制在300度以內(nèi)，但應高于280度。

4.4高溫快速退火

降低各向異性，可以采取鹽浴爐退火、氣墊爐退火、感應爐退火等方式，可以改善合金板材的許可申請謝爾蓋態(tài)，降低各向異性以及制耳率。

5小結(jié)

本文介紹了鋁板深沖時形成的織構(gòu)與各向異性的關(guān)系，并提出了幾項降低各向異性的措施，希望可以成為材料科學工作人員深沖鋁合金板時的參考。

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