LY12挤压棒材纤维组织对尺寸稳定性的影响.pdfVIP

LYl 2挤压棒材纤维组织对尺寸稳定性的影响 武高辉 孙东立 扬峰 (哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001) 摘要：本文定性分析了LYl2cz挤压棒材的各向异性对尺寸稳定性行为的影响。 发现在挤压棒材的轴向与径向上开口圆环的变形差别可达14倍左右；微屈服抗 力相差约1．8倍，而且尺寸稳定化处理不会改变这一比例；本文用形变热处理 的方法消除了纤维组织，获得了均匀细小的等轴晶组织，使轴向和径向的微屈 服强度趋于一致． 关键词：LYl2铝合金，织构，微屈服强度，尺寸稳定性，形变热处理 材料的尺寸稳定性一直是影响仪表精度的主要因素之一。影响尺寸稳定性的因素很 多，如材料的组织变化、沉淀相析出、残余应力的松弛以及外界环境因素等【lj。本文研究 发现，除上述原因外，材料组织的各向异性也是产生尺寸不稳定重要原因。热轧态的LYl2 铝合金必然存在织构(纤维)组织，使得材料的力学性能和物理、化学性能出现各向异性， 当残余应力松弛或受到外加载荷时，零件将在不同组织方向上发生不均匀的塑性或弹性变 形，从而产生尺寸和形位的不对称变化。本文通过对挤压棒材不同方向上的微屈服强度测 试和圆环试样开口变化的测量，对不同方向上的微变形行为进行了研究，并通过形变热处 理力求使材料基本达到各向同性。 1．试验方法 试验用LYl2cz铝合金为由60的挤压的棒材，组织形貌采用金相显微镜观察，尺寸稳定 性采用微屈服抗力测试和圆环开口变化进行评定，微屈服抗力在Instronll86电子拉伸机 上测定，圆环开口尺寸是在分辨率为l岫的万能工具显微镜上测定的。 2．试验结果及分析 2，1不周织构方向上的变形行为 图l所示为原材料的显微组织照片，可见材料中存在强烈的纤维组织，晶粒尺寸大约 为0．3mmX15mm的长丝状，这样的显微组织的各向异性势必会带来变形趋势、变形抗力和 残余应力的各向异性。 为了研究LYl2cz棒材不同方向上微变形行为的差异，我们分别在棒材的横截面和纵截 面上切取圆环(分别记为H和z)，其中纵截面圆环试样开口的切割方向与织构相平行。开 口用电火花无应力加工。图2为尺寸稳定化处理之前两种圆环试样开口尺寸的即时(0 圆环开口方向与纤维组织分布示意图。z型开口圆环的应力方向与纤维组织方向相一致， 可以表现出较大的变形抗力，所以开口位移较小。H型开口圆环在应力集中区和任何部上 位纤维组织都与圆环张开的应力相垂直，处于最不利的方位上，所以变形抗力最小，表现 出最大的变形。我们进一步对两种圆环进行了消除应力和尺寸稳定化处理，处理工艺为： 190℃、4h，一196℃、2h循环三次。经尺寸稳定化处理后的H、Z型圆环开口即时变化 分别为一O．720mm和一0．053mm，如图3所示。由图可知．经尺寸稳定化处理之后各种试样的 开口之后的即时变形明显减小，说明尺寸稳定化处理消除了大部分的残余应力。但荫种试 样的相对变形差别与处理前基本相同，约为14倍。这说明本实验所用的尺寸稳定化处理工 ‘ 艺不能消除织构引起的微变形的各向异性。 我们为消除LYl2铝合金的各向异性组织，采取了如图5所示的形变热处理工艺，处理 后的金相照片示于图6。可见，组织已由纤维状转变为均匀细小的等轴晶，直径尺寸约为 改变的。 图l LYl2cz挤压棒材的金相组织 (a)H方向圆环 (b)Z方向圆环 图2 圆环开口与纤维组织的相对方向 2 ∞ 00 也 也 埘 舶 舶 {搴 ∞