铝合金变形方法及对组织的影响

         按工件在变形过程中的受力与变形方式(应力一应变状态)，铝及铝合金加工可分为轧制、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。

（a）自由锻造；（b）模锻；（c）纵轧；（d）横轧；（e）斜轧；（f）正挤压；（g）反挤压；（h）拉拔；（i）冲压；（j）弯曲

（1）最常用的轧制方法

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）最常用的挤压方法

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）主要的锻造方法

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及铝合金的铸态组织，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，亚结构可提高铝及铝合金材料的强度。

（3）变形织构

铝及铝合金在冷变形过程中，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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