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在鑄軋鋁卷鋁板時(shí),板帶連續(xù)不斷快速冷卻結(jié)品,這是一種非平衡結(jié)品過程。因此合金在鑄軋過程中容易在晶內(nèi)因過飽和固溶形成Mn,Fe成分偏析、區(qū)域偏析和AIMn或AIFe系金屬間化合物,以及過飽和應(yīng)力等。Mn與鋁基體作用形成的MnA16,在晶內(nèi)和晶界不均勻析出,形成針狀、棒狀和魚骨狀第二相組織,導(dǎo)致鑄軋板帶中的Mn含量發(fā)生嚴(yán)重的偏析,這種組織在深沖時(shí)容易產(chǎn)生橘皮和裂紋。 晶內(nèi)形成的這些化合物屬晶格常數(shù)較大的正交晶系或斜方晶系,一般都呈針狀、棒狀、枝晶狀等形貌,棱角等部位比較尖銳,在后續(xù)冷軋和熱處理中難以改變這種形貌,而且會遺傳到終成品,在后續(xù)冷軋和熱處理中難以改變這。 這是因?yàn)殇X液的凝固是從結(jié)晶器的內(nèi)壁開始,垂直于冷卻面的方向向鋁液內(nèi)部擴(kuò)展,所以鑄造組織具有明顯的方向性;隨著鋁凝固層的增厚,傳熱系數(shù)減小,內(nèi)外品核的形成和長大的不一致導(dǎo)致晶粒的形狀、位向和大小也隨之變。 因此,為了Mn的偏析,使鑄軋坯料晶粒和枝晶內(nèi)的溶質(zhì)分布均勻,同時(shí)坯料組織中固溶體溶質(zhì)的含量,改變晶界或枝晶界上的金屬間化合物的形態(tài),變成球狀粒子,改善產(chǎn)品的性能,進(jìn)行均勻化處理顯得很重要。均勻化處理依據(jù)的原理是原子擴(kuò)散運(yùn)動,溫度不同原子擴(kuò)散速度不同,其擴(kuò)散驅(qū)動力也不同。
一般地,溫度應(yīng)低于合金的固相線溫度而高于再結(jié)晶溫度,并且是合金具有較好塑性的溫度。溫度越高,變形抗力越低,有利于降低力,減小能耗。但是溫度太高使得制品的表面質(zhì)量變差,易形成組織。不同的溫度對變形鋁合金的強(qiáng)度的影響是不同的,因此通過控制溫度,在一定的范圍內(nèi)就可以控制合金的力學(xué)性能。 鋁合金的典型溫度大致在380一480℃之間。坯料溫度及模具預(yù)熱溫度必須控制在合適的范圍內(nèi),合理控制坯料溫度、模具預(yù)熱溫度以及采用合理潤滑劑,可以出高精度鋁合金管材娜〕。為了避免模具激冷坯料,在前需將模具預(yù)熱到與工件相同的溫度,且這一溫度比溫度大約低25℃。 速度對成品的質(zhì)量也有很大影響,速度越大,變形產(chǎn)生的熱量不易散失,導(dǎo)致坯料溫度上升,當(dāng)溫度上升到接近坯料熔點(diǎn)時(shí),制品表面容易產(chǎn)生裂紋等缺陷,并影響制品的組織性能。通常,采用低的溫度和慢的速度的產(chǎn)品力學(xué)性能較高,低溫和快速可以較高的表面質(zhì)量。 比也是影響變形的重要參數(shù)。比過小,合金變形不充分,型材組織不均勻,甚至保留有鑄造組織,而且變形過程中因變形引起的溫升不明顯,使型材出口溫度低,從而降低強(qiáng)度和塑性。通常比在10:1一100:1之間,如果坯料是坯而不是鑄造坯,則比可以更高,使得鋁合金在過程中達(dá)到正常的加工效果。
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鋁卷鋁板的硬鋁合金一般指鋁銅合金,與其他鋁合金相比,硬鋁合金具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,在冷態(tài)熱態(tài)下都可以進(jìn)行壓力加工。在退火和淬火狀態(tài)下具有良好的塑性,焊接性較好,熱處理效果佳。鋁銅合金適用于軋制板材、型材和制造鍛件,廣泛用于機(jī)械制造和工業(yè)等。 但是,鋁銅合金耐蝕性很差,容易發(fā)生局部腐蝕、品間腐蝕和應(yīng)力腐蝕疲勞。因此,實(shí)際使用中往往還要進(jìn)行涂覆、電鍍、包覆純鋁和陽極氧化等表面處理。陽極氧化是硬鋁合金其硬度、耐腐蝕性能的有效方法,但硬鋁合金的陽極氧化一直是表面處理界的難題。 一般認(rèn)為,在氧化過程中CuAI2相濟(jì)解較快,常常成為電流聚集的中心,容易使該部位的膜層過熱而沼解,擊穿燒毀零件。目前,硬鋁合金陽極氧化主要從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):一是改進(jìn)電解液和操作工藝:二是改變電源的電流輸出形式。 上述兩種方法確實(shí)在一定程度上改善了硬鋁氧化膜的性能。前者的改進(jìn)主要是在氧化液中添加有機(jī)添加劑降低電解質(zhì)溶液對硬鋁纂體腐蝕的能力,同時(shí)配以低溫的氧化條件,能緩解鋁銅合金的過度溶解和過熱問題。改變電流方式主要是采用換向直流、交流、交直流疊加以及各種脈沖電流的電源輸出。
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