稳定化退火温度对5059铝合金冷轧板材组织及性能的影响

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.03.003

摘要/Abstract

摘要：

对5059铝合金冷轧板材进行了不同温度（125～275 ℃）保温1 h的稳定化退火处理，研究了稳定退火温度对板材组织性能的影响.研究结果表明：变形量为62.8%冷轧板材的变形组织内形成了穿过多个纤维状晶粒的剪切带；板材经不同温度（150~225 ℃）保温1 h退火后，沿剪切带析出连续的β相，这些板材在晶间腐蚀过程中沿着剪切带形成了腐蚀沟壑.随着退火温度由125 °C升高至275 ℃，5059铝合金冷轧板材的屈服强度和抗拉强度分别由386，474 MPa降低至301，407 MPa；延伸率则由10.4%升高到18.1%.5059铝合金冷轧板材单位面积内腐蚀量则先由125 ℃×1 h退火板材的13.7 mg/cm²，升至200 ℃×1 h退火板材的53.8 mg/cm²，再逐渐降至275 ℃×1 h退火板材的4.9 mg/cm².

关键词: 5059铝合金, 轧制, 稳定化退火, 晶间腐蚀, 拉伸性能

Abstract:

The cold‐rolled 5059 aluminum alloy plate was annealed at different temperatures

（125～275 ℃） for 1 h， and the effects of stabilizing annealing temperature on the microstructure and properties of the plate were studied. The results showed that shear bands passing through multiple fibrous grains were formed in the deformed microsturcture of the cold‐rolled plate with deformation 62.8%. After annealing at different temperatures （150~225 ℃） for 1 h， theβ phase was precipitated continuously along the shear bands， leading to the formation of corrosion grooves during intergranular corrosion processes. As the annealing temperature increased from 125 ℃ to 275 ℃， the yield strength and tensile strength of the 5059 plate decreased from 386 and 474 MPa to 301 and 407 MPa， respectively， while the elongation increased from 10.4% to 18.1%. The corrosion amount per unit area of 5059 aluminum alloy cold‐rolled plates increased from 13.7 mg/cm² of 125 ℃×1 h annealed plate to 53.8 mg/cm² of 200 ℃×1 h， and then gradually decreased to 4.9 mg/cm² of 275 ℃×1 h annealed plate.

Key words: 5059 aluminum alloy, rolling, stabilization annealing, intergranular corrosion, tensile property

中图分类号:

TG 166.3

朱庆丰, 黄建航, 高扬, 张恩阁. 稳定化退火温度对5059铝合金冷轧板材组织及性能的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(3): 323-330.

Qing-feng ZHU, Jian-hang HUANG, Yang GAO, En-ge ZHANG. Effects of Stabilizing Annealing Temperature on Microstructure and Properties of Cold-Rolled 5059 Aluminum Alloy Plate[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2024, 45(3): 323-330.

图/表 8

表1 5059铝合金成分（质量分数） (%)

Table 1 Composition of 5059 aluminum alloy （mass fraction）

Mg	Mn	Zn	Ti	Zr	Fe	Si
5.05	1.00	0.52	0.14	0.10	0.10	0.06

图1 拉伸试样尺寸示意图（单位：mm）

Fig.1 The sample dimension for tensile test （unit：mm）

图2 不同温度退火1 h后冷轧板材偏光下的组织（a）—未退火；（b）—125 ℃×1 h退火；（c）—150 ℃×1 h退火；（d）—175 ℃×1 h退火；（e）—200 ℃×1 h退火；（f）—225 ℃×1 h退火；（g）—250 ℃×1 h退火；（h）—275 ℃×1 h退火.

Fig.2 Microstructure of the cold‐rolled plate after annealing at different temperatures for 1 h under polarized light

图3 不同退火温度的冷轧板材经Keller试剂腐蚀后金相组织（a）—未退火；（b）—150 ℃×1 h退火；（c）—200 ℃×1 h退火；（d）—225℃×1 h退火；（e）—250 ℃×1 h退火；（f）—275 ℃×1 h退火.

Fig.3 Microstructure of the cold‐rolled plates annealed at different temperatures after corrosion by Keller reagent

图4 不同退火温度下板材的拉伸性能

Fig.4 Tensile properties of the plate after annealing at different temperatures

图5 不同温度下退火1 h的单位面积失重

Fig.5 Weight loss per unit area after annealing at different temperatures for 1 h

图6 不同温度下退火1 h后板材L-S面腐蚀形貌（a）—未退火；（b）—150 ℃×1 h退火；（c）—225 ℃×1 h退火；（d）—275 ℃×1 h退火.

Fig.6 L‐S surface corrosion morphology of the plate annealed at different temperatures for 1 h

图7 试样腐蚀后不同退火温度下L-S面的SEM图像（a）—未退火；（b）—200 ℃×1 h退火.

Fig.7 SEM images of L‐S surface at different annealing temperatures atter corrosion of the sample

参考文献 23

1	Kramer L， Phillippi M， Tack W T，et al.Locally reversing sensitization in 5xxx aluminum plate［J］.Journal of Materials Engineering and Performance，2012，21（6）：1025-1029.
2	肖亚庆.铝加工技术实用手册［M］.北京：冶金工业出版社，2005：67-69.
	Xiao Ya‐qing.Practical handbook of aluminum processing technology［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2005：67-69.
3	王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册［M］.2版.长沙：中南大学出版社，2000：83-87.
	Wang Zhu‐tang， Tian Rong‐zhang.Handbook of aluminum alloy and its processing［M］.2nd ed.Changsha：Central South University Press，2000：83-87.
4	Dix E H Jr， Anderson W A， Shumaker M B.Influence of service temperature on the resistance of wrought aluminum‐magnesium alloys to corrosion［J］.Corrosion，1959，15（2）：19-26.
5	Ding Y S， Gao K Y， Lin C J，et al.The effect of Mg content on intergranular corrosion of Al‐Mg‐Mn alloys after annealing［J］.Materials Science Forum，2016，877：514-521.
6	Holroyd N J H， Scamans G M.Environmental degradation of marine aluminum alloys—past，present，and future［J］.Corrosion，2016，72（2）：136-143.
7	Zhang R， Knight S P， Holtz R L，et al.A survey of sensitization in 5xxx series aluminum alloys［J］.Corrosion，2016，72（2）：144-159.
8	Pickens J R， Gordon J R， Green J A S.The effect of loading mode on the stress‐corrosion cracking of aluminum alloy 5083［J］.Metallurgical Transactions A，1983，14（4）：925-930.
9	Mills R J， Lattimer B Y， Case S W，et al.The influence of sensitization and corrosion on creep of 5083‐H116［J］.Corrosion Science，2018，143：1-9.
10	Ding Y S， Wu X L， Gao K Y，et al.The influence of stabilization treatment on long‐term corrosion resistance and microstructure in Er and Zr containing 5083 aluminum alloy［J］.Materials Characterization，2020，161：110143.
11	Bushfield H， Cruder M， Farley R，et al.Marine aluminum plate—ASTM standard specification B928 and the events leading to its adoption［C］//Meeting of the Society of Naval Architects and Marine Engineers.San Francisco：the Society of Naval Architects and Marine Engineers，2003：1-18.
12	李念奎.船用铝合金的腐蚀性能（1）（船用铝合金介绍系列文章之五）［J］.轻金属，1994（10）：41-47.
	Li Nian‐kui.Corrosion properties of marine aluminum alloys （1）（part 5 of the introduction series of marine aluminum alloys）［J］.Light Metals，1994（10）：41-47.
13	Popović M， Radetić T， Romhanji E.Precipitation of the β‐phase and corrosion behavior of an Al‐6.8 wt.% Mg alloy［C］//International Conference on Aluminum Alloys （ICAA）.Pittsburgh：Springer，2012：363-369.
14	Gupta R K， Zhang R， Davies C H J，et al.Influence of Mg content on the sensitization and corrosion of Al‐xMg（‐Mn） alloys［J］.Corrosion，2013，69（11）：1081-1087.
15	孟凡林，周崇.冷变形及退火对船用5083铝合金板腐蚀性能的影响［J］.轻合金加工技术，2015，43（10）：35-39，52.
	Meng Fan‐lin， Zhou Chong. Effect of cold deformation and annealing on corrosion property of 5083 aluminum alloy marine sheet［J］.Light Alloy Fabrication Technology，2015，43（10）：35-39，52.
16	Oguocha I N A， Adigun O J， Yannacopoulos S.Effect of sensitization heat treatment on properties of Al‐Mg alloy AA5083‐H116［J］.Journal of Materials Science，2008，43（12）：4208-4214.
17	Skillingberg M.The aluminum industry continues support for the marine market［EB/OL］.（2004-11-12）［2021-02-05］..
18	Czechowski M.Stress corrosion cracking of friction stir welding （FSW） of AW 5083 and AW 5059 aluminium alloys［J］.WSEAS Transactions on Systems and Control，2020，15：585-591.
19	蒋海春. Zn对5059铝合金组织与性能的影响［D］.长沙：中南大学，2014.
	Jiang Hai‐chun.Effect of Zn on microstructure and properties of 5059 aluminum alloy［D］.Changsha：Central South University，2014.
20	林洪才，朱庆丰，石入文，等.热轧后中间退火对5059铝合金耐蚀性能的影响［J］.兵工学报，2021，42（2）：379-387.
	Lin Hong‐cai， Zhu Qing‐feng， Shi Ru‐wen，et al.Effect of intermediate annealing on the corrosion resistance of hot‐rolled 5059 aluminum alloy［J］.Acta Armamentarii，2021，42（2）：379-387.
21	Jiang J Y， Jiang F， Zhang M H，et al.The recrystallization behavior of shear band in room temperature ECAPed Al‐Mg‐Mn‐Sc‐Zr alloy［J］.Materials Characterization，2021，175：111081.
22	Sanders R E Jr， Baumann S F， Stumpf H C.Wrought non‐heat‐treatable aluminum alloys［M］//Treatise on Materials Science & Technology.Amsterdam：Elsevier，1989：65-105.
23	Backofen W A.Deformation processing［J］.Metallurgical Transactions，1973，4（12）：2679-2699.

[1]	王昭东，李新乐，李勇，卢兵. 双阶段均匀化对铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金Al₃Zr析出的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 495-501.
[2]	朱庆丰，闫渤，冯志鑫，左玉波. 2195铝合金不同速度热轧过程数值模拟及实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 502-509.
[3]	姬亚锋，牛晶，王晓军，孙杰. 2205双相不锈钢变厚度轧制过程仿真分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(8): 1097-1105.
[4]	张思佳，胡贤磊，刘相华. 轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(6): 801-808.
[5]	姜世杰，董天阔，戴卫兵，战明. 熔丝成型薄板拉伸性能的理论与实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(1): 65-70.
[6]	李天祥，李海军，王昭东，王国栋. 热芯大压下轧制厚板坯缩孔及表面开裂的数值模拟[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 913-919.
[7]	王斌，宁新禹，李方坡，李海军. 差温轧制连铸钢坯芯部孔洞压合过程数值模拟[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 939-946.
[8]	谢广明，周立成，骆宗安，王国栋. 高强铝合金特厚板的真空轧制复合制备技术[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(5): 633-639.
[9]	魏宥，罗洪杰，卢晓通，杨世杰. 轧制态下Cu含量对泡沫铝泡孔结构的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1421-1426.
[10]	张华伟，王新刚，陈小辉，侯东晓. 轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(5): 728-733.
[11]	武晓刚，何纯玉，矫志杰，王君. 厚规格钢板差厚轧制数值模拟与工艺研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 197-201.
[12]	沈鑫珺，李德志，唐帅，王国栋. 两相区轧制后淬火引入马氏体降低钢板屈强比[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(12): 1707-1710.
[13]	李艳梅，杨梦奇，张舒展，张田. 高渗透轧制对SA738 Gr.B 厚板变形渗透性的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(12): 1711-1715.
[14]	常东旭，王平，赵莹莹. 铜/铝异步轧制复合带的界面反应与强化机制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(11): 1574-1579.
[15]	彭文，姬亚锋，陈小睿，张殿华. 热轧非稳态过程轧制力自学习模型优化[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(10): 1408-1412.