Mg含量对5B02铝合金箔材组织和性能的影响

汤林志，金龙兵

（1.中国铝业公司，北京 100082；2.东北轻合金有限责任公司，哈尔滨 150060）

Mg含量对5B02铝合金箔材组织和性能的影响

汤林志1，金龙兵2

（1.中国铝业公司，北京 100082；2.东北轻合金有限责任公司，哈尔滨 150060）

研究了不同Mg含量的5B02合金退火处理和冷轧加工对5B02合金组织和性能的影响。结果表明：两种Mg含量的合金箔坯，在不同的加热退火温度下退火，其退火软化趋势基本相同。两种Mg含量的5B02合金在加工率为75%之前，硬化趋势基本一致。当合金冷轧总加工率超过75%以后，Mg含量高的5B02合金加工硬化速率明显加快。

5B02铝合金，退火热处理，加工硬化，性能

0 前言

5B02铝合金为5×××系防锈铝合金，与俄罗斯AM-2铝合金成份相当[1]。该铝合金的主要合金成分元素为Mg，同时含有少量的Mn、Si、Fe、Cu等合金元素。金属Mg是合金的主要强化元素，其含量的高低直接影响合金的加工硬化速率和综合性能，对合金冷轧加工后的板型控制生产工艺影响明显。因此，研究合金元素Mg含量对5B02铝合金性能和组织的影响，优化合金生产加工工艺，可为合金箔材大生产工艺的制定提供一定的参考。

1 试验方法

铸锭经铣面后得到规格为239mm×1000mm ×1100mm～1500mm的5B02铝合金热轧锭坯，在链式加热炉中加热 6～8h，出炉金属温度控制在470～500℃热轧，经21个道次热轧，热轧终了厚度控制在6.5mm左右，终了温度控制在320～360℃。热轧后再进行2道次热精轧至厚3.5mm左右，采用300～360℃温度中间退火60min，经6道次冷轧至0.49mm的箔坯。

试验选取厚度为0.49mm的合金箔坯。退火实验在箱式电阻炉中进行。退火温度分别为110℃、150℃、180℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、280℃、300℃、325℃、350℃、400℃、450℃，退火保温时间均为60min，获得5B02合金箔坯的软化曲线。将中间退火后的箔坯冷轧至厚0.03mm左右，绘制合金加工硬化曲线。

试验中，选取合金的高倍组织和室温性能试样进行分析检测，研究合金元素Mg含量对合金组织和性能的影响。

2 试验结果

2.1 合金化学成分

本试验选择了2种不同Mg含量的5B02合金研究组织和性能关系，其主要化学成分见表1。

表1 5B02试验合金化学成分（质量分数/%）

2.2 合金热轧板材性能及组织

对2种不同Mg含量的5B02热轧板的室温性能进行了测试，性能结果见表2。结果表明，高Mg含量的合金热轧板材，其强度和延伸率均高于低Mg含量的合金。

表2 5B02试验合金热轧板材的室温力学性能

对2种不同Mg含量的5B02表面、芯部的组织进行了观察，组织形貌见图1。结果表明，高Mg含量合金热轧板材的再结晶程度（热轧终了温度在320～360℃）高于低Mg含量的合金。

图1 不同Mg含量热轧板材合金高倍组织（偏光）

2.3 不同含镁量合金的软化曲线及高倍组织

对2种不同Mg含量的5B02合金箔坯料在不同温度下的抗拉强度进行了测试，结果见图2和图3。试验结果表明，两种Mg含量的合金箔坯，在不同的加热退火温度下退火，其退火软化趋势基本相同，两种Mg含量合金箔坯的开始退火再结晶温度约为260℃。其中，Mg含量高的5B02合金箔坯的抗拉强度比Mg含量低的合金箔坯高约20～30MPa。

图2 1#合金箔坯试样的软化曲线（0.49mm）

图3 2#合金箔坯试样的软化曲线（0.49mm）

对2种不同Mg含量的5B02合金箔坯料在不同温度下的变形组织进行了分析，组织形貌见图4和图5。试验结果表明，两种镁含量的5B02合金0.49mm厚冷轧料在260～450℃之间退火时，其合金组织均为再结晶组织，其组织均匀、细小。

图4 1＃合金试样退火后的典型偏光组织（0.49mm）

图5 2＃合金试样退火后的典型偏光组织（0.49mm）

2.4 不同含镁量合金的冷轧加工硬化曲线

2种不同Mg含量的5B02合金在不同加工率下抗拉强度和延伸率变化情况见图6和图7。 试验结果表明，两种含镁量的5B02合金在加工率为75%之前，硬化趋势基本一致。当合金冷轧总加工率超过75%以后，含镁量高的5B02合金加工硬化速率明显加快。在冷轧加工率约为93%时，含Mg量高的合金箔材，其抗拉强度达到490MPa；含Mg量低的合金箔材，其抗拉强度仅为325MPa，强度差别明显，但其延伸率差别不大，均为0.5%左右。

图6 1＃合金试样冷轧后的加工硬化曲线

图7 2＃合金试样冷轧后的加工硬化曲线

3 结果分析与讨论

表2的试验结果表明，两种成分的5B02合金铸锭经热轧后，高镁含量的合金强度高于低镁含量的合金强度，且其延伸率也高。产生上述现象的原因可能在于，合金中Mg是主要的强化相[2]，镁含量高时，材料的固溶强化和第二相强化作用均高，因而合金的强度也高；同时，由于镁含量高时，材料的再结晶温度相应也降低，材料更易再结晶。在相同的热轧条件下，含镁量高的热轧料再结晶程度更高些，因此，镁含量高时延伸率也较高。图1也印证了上述观点。

从图1的高倍组织中可以看出，5B02热轧板再结晶程度在板厚方向从表层往中心层逐渐减弱。这主要是因为热轧时材料表层所承受的变形程度比中心层大，使得表层的开始再结晶温度相对较低，而且表层变形大变形热也多，因而使得表层温度也相对较高，上述两因素均促使表层金属较中心层金属更易产生再结晶。随着后续冷变形的进行，热轧料的这种组织的不均一性现象完全消失，这可从图4、图5中得到证明。图4、图5表明，0.49mm厚的冷轧料经退火后整个横截面上的组织是均匀的。

图2、图3的合金退火热处理软化曲线试验结果表明，含镁量高的与含镁量低的5B02合金，其0.49mm厚冷轧料的退火软化趋势几乎是一样的，而且，镁含量高的5B02合金的抗拉强度始终高于镁含量低的，这与合金化程度对材料性能的影响规律是相吻合的。

图4、图5的合金退火后高倍组织表明，两种镁含量的5B02合金0.49mm厚冷轧料在260～450℃之间退火时，其金相组织均为再结晶组织。在实际生产中，考虑到生产过程来料的波动、镁挥发、炉温均匀性及退火成本等方面的因素，箔坯退火时可将金属加热温度选择在300～350℃之间。

从图6、图7中合金加工硬化曲线可以看出，两种含镁量的5B02合金在加工率为75%之前，硬化程度基本一致，当总加工率超过75%以后，含镁量高的5B02合金硬化速率明显加快。可能的原因是，当合金冷轧加工率较小时，金属变形主要以滑移的方式进行[3]，对于同一类金属，其滑移系开动是一定的，所以硬化速率基本一致；而当加工率超过某一临界值时，金属变形主要是通过位错的绕行或切割来实现，对于同一类金属来说，随着合金化程度的提高，弥散强化效果更强。因此，当总加工率较大时，含镁量高的5B02合金要比含镁低的5B02合金的硬化速率快。

4 结论

（1）两种Mg含量的合金箔坯，在不同的加热退火温度下退火，其退火软化趋势基本相同。合金箔坯冷轧加工率约为85%时，不同Mg含量的5B02合金开始再结晶温度均为260℃。

（2）两种含镁量的5B02合金在加工率为75%之前，硬化趋势基本一致。当合金冷轧总加工率超过75%以后，含镁量高的5B02合金加工硬化速率明显加快。在相同的冷加工率条件下，含镁量高的5B02合金抗拉强度明显高于镁含量低的5B02合金。

[1] 刘济南，王磊，万刚，等.退火对5B02铝合金管材织构的影响[J].沈阳航空航天大学学报，2013，30（6）：72-76

[2] 汪祥鹏，陈忠家，耿德远，等.退火工艺对5A02铝合金板材组织与性能的影响[J].轻合金加工技术，2010，38（7）：35-37

[3] 王祝堂,田荣璋.铝合金及其加工手册[M].长沙:中南大学出版社，2000，73-75

（编辑：杨毅）

Effect of Content on Microstructure and Property of 5B02 Foil

TANG Lin-zhi1, JIN Long-bing2
(1. Aluminum Corporation of China,Beijing 100082,China; 2. Northeast Light Alloy Co.,Ltd.,Harbin 150060, China)

Effect various Mg contents on microstucture and property of 5B02 alloy was researched.The results show taht alloy foil stocks with two kinds of Mg content have the same annealing softening trend after annealing at verious heating and annealing temperature.5B02 alloy with two kinds of Mg content have the same haedening trend before 75% working rate.When the total working rate exceeds 75%,work hardening rates of 5B02 alloy with high content of Mg speed up obviously.

5B02 aluminum alloy; annealing treatment;work hardening; property

TG146.21

A

1005-4898(2014)04-0004-05

10.3969/j.issn.1005-4898.2014.04.01

汤林志（1982-），男，江苏人，博士研究生，金属材料及加工专业。

2014-06-10