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

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 （）、Copper 織構（）和 S 織 構（以及較弱的Brass織構（）。 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。