等温退火过程中AA3003冷轧铝合金的析出行为

　　3×××铝合金是以Mn为主要合金元素且热处理不可强化的铝合金。锰在铝基体中的溶解度会随着温度的变化而有较大的改变，加之连续铸轧法冷却速度快(100~1000K/s)，易形成过饱和固溶体，并会导致铸轧板的再结晶温度明显提高。由于Mn元素扩散系数小及其晶界吸附现象，Al-Mn系合金在铸造过程中产生严重偏析。经冷轧变形处理，合金在随后的中间退火过程中易出现晶粒粗大不均的现象，严重影响板带材的表面质量并使材料的力学性能降低[1−3]。

　　针对AA3003铸轧铝合金板材在冷轧中间退火过程中出现的晶粒粗大问题，有研究表明[4]，在冷轧之前先将铸轧板进行高温均匀化处理，形成尺寸较大的Al6Mn粒子，冷轧后在退火过程中通过这些粒子诱发形核达到细化晶粒的目的。过饱和固溶体在形变后的退火过程中，析出的弥散相对合金的再结晶、织构、晶粒大小及其力学性能都有强烈的影响，并且析出与再结晶会发生相互作用，对此已进行了大量的研究[5−12]。鉴于工业生产需缩短生产流程和降低能耗的要求，本实验不进行均匀化处理而是直接通过中间退火过程精确调控AA3003过饱和固溶体中弥散相的析出。本文作者研究了4种不同冷轧变形量的AA3003铸轧铝合金在不同等温退火工艺制度下的析出行为及其对微观组织的影响规律，以期达到调控再结晶晶粒尺寸的目的。

　　1 实验

　　本实验采用的合金为AA3003铸轧板，合金的化学成分如表1所列。将铸轧板分别冷轧至40%、71%及85%等变形量，并将冷轧后的板材线切割为1.8mm×2.0mm的小方块，然后采用盐浴炉进行等温退火，并分别在350~500℃(间隔50℃)依次保温1~100min。

　　采用7501型号的涡流电导仪对试样进行电导率测试，为保证样品表面与电导仪的良好接触，将样品表面用砂纸磨到1500#，机械抛光后再进行多次测试并取其平均值。试样经电解抛光、阳极覆膜后在XJP-6A型金相显微镜上采用偏光片进行显微组织观察。制样后采用JEM-2100F透射电镜对等温退火后试样的微观组织进行进一步观察。采用Model HV-10B型硬度计测试硬度，载荷为3kg，加载持续时间为15s，每个试样测试8次并取其平均值。

　　2.1 等温退火过程中电导率的变化

　　NAGAHAMA和MIKI[13]的研究结果表明，在等温退火过程中，AA3003铝合金电导率的升高主要与合金中第二相粒子的析出和点阵缺陷的消失相关。本实验中冷轧变形(0→85%)所引起的该合金电导率变化小于0.5MS/m，点阵缺陷消失所引起的电导率变化可以忽略，因此，等温退火过程中电导率的升高主要归因于第二相粒子的析出。图1(a)和(b)显示，在低温段(350、400℃)等温退火时，电导率曲线的位置随着变形量的增大而升高，即增大冷轧变形量可以促进粒子的析出。增大冷轧变形量促进粒子的析出主要归于以下几个原因：