铝合金的几种变形方法及金属组织的变化
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    以产品在变形过程中的受力与变形方式(应力一应变状态),铝合金产品的加工可分为轧制、挤压、拉拔、锻造、旋压、成形加工(如冷冲压、冷变、深冲等)及深度加工等。

     

    1)轧制方

     

    根据轧辊旋转方向不同,铝合金轧制可分为纵轧、横轧和斜轧。根据辊系不同,铝合金轧制可分为两辊(一对)系轧制,多辊系轧制和特殊辊系(如行星式轧制、V形轧制等)轧制。根据轧辊形状不同,铝合金轧制可分为平辊轧制和孔型辊轧制等。根据产品品种不同,铝合金轧制又可分为板、带、箔材轧制,棒材、扁条和异形型材轧制,管材和空心型材轧制等。

     

    2)挤压

     

    挤压成形是对盛在容器(挤压筒)内的金属锭坯施加外力,使之从特定的模孔中流出,从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。铝工业上广泛应用的几种主要挤压方法有:正挤压法、反挤压法、管材挤压法、连续挤压法等。

     

    3)锻造

     

    铝合金锻造有自由锻和模锻两种基本方法。自由锻是将工件放在平砧(或型砧)间进行锻造;模锻是将工件放在给定尺寸和形状的模具内,然后对模具施加压力进行锻造变形,而获所要求的模锻件。

     

    热变形对铝材铸态组织的影响:

     

    热变形能最有效地改变铝型材的铸态组织,适当的变形量,可以使铸态组织发生下述有利的变化。

    1)一般热变形是通过多道次的反复变形来完成的。由于在每一道次中硬化和软化过程是同时发生的。变形破碎了粗大的柱状晶粒,通过反复的变形,使材料的组织成为较均匀细小的等轴晶粒。同时,还能使某些微小的裂纹得以愈合。

     

    2)由于应力状态中静水压力的作用,可促进铸态组织中存在的气泡焊合,缩孔压实,疏松压密,变为较致密的组织结构。

     

    3)由于高温原子热运动能力加强,在压应力作用下,借助原子的自由扩散和异扩散,有利于铸锭化学成分的不均匀性相对地减少。

    冷变形对铝材内部组织和性能的影响:

     

    1)晶粒形状的变化

     

    随着外形的改变,晶粒皆沿最大主变形发展方向被拉长、拉细或压扁.冷变形程度越大,晶粒形状变化也越大。

     

    2)亚结构

     

    金属晶体经过充分冷塑性变形后,在晶粒内部出现了许多取向不同、大小约为10-3 -10-6cm,似乎是金属遭受变形后粉碎成了许多小块,只是这些小块(或小晶粒间)的取向差不大(小于10),所以它们仍然维持在同一个大晶粒范围内,将这些小晶块称为亚晶,这种组织称为亚结构(或嵌镶组织)。亚晶的大小、完整程度,取向差与材料的纯度、变形量和变形温度有关.当材料中含有杂质和第二相时,在变形量大和变形温度低的情况下,所形成的亚晶小,亚晶间的取向差大,亚晶的完整性差(即亚晶内晶格的畸变大)。冷变形过程中,亚晶结构对金属的加工硬化起重要作用,由于各晶块的方位不同,其边界又为大量位错缠结.对晶内的进一步滑移起阻碍作用。因此,亚结构可提高铝合金型材的强度。

     

    3)变形织构

     

    铝型材在冷变形过程中,因受外力的作用,内部各晶粒间的相互作用及变形发展方向的影响,晶粒要相对于外力轴产生转动,而使其动作的滑移系有朝着作用力轴的方向(或最大主变形方向)作定向旋转的趋势。在较大冷变形程度下,晶粒位向由无序状态变成有序状态的情况,称为择优取向。由此所形成的纤维状组织,因具有严格的位向关系,称为变形织构。变形织构可分为丝织构(如在拉丝、挤压、旋锻条件下形成的织构)和板织构(如轧制织构)。具有冷变形织构的材料进行退火时,由于晶粒位向趋于一致,总有某些位向的晶块易于形核长大。往往形成具有织构的退火组织,这种组织称为再结晶织构。拉伸、拉丝和圆棒挤压时可得到丝织构,而宽板轧制、带材轧制和扁带拉伸时可得到板织构等。织构使材料具有明显的各向异性,在很多情况下会出现织构硬化。在实际生产中,要控制变形条件,充分利用其有利的方面,而避免其不利的方面。

     

    4)晶内及晶间的破坏

     

    在冷变形时不发生软化过程的愈合作用,因滑移(位错的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等)、双晶等过程的复杂作用以及晶粒所产生的相对移动与转动,造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷使铝材密度减小,是造成显微裂纹和宏观破断的根源。


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