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14
2025
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01
驰能铝业前沿·铝合金材料的再结晶
驰能铝业前沿·铝合金材料的再结晶
技术概要：
1、再结晶晶粒大小的控制是铝合金材料冷加工方法及热处理工程的重要课题。
2、再结晶的最好结果是使晶粒细化，因细化的结果是使材料的各种性能优化。
3、冷加工量、均质处理、退火速度、退火温度、合金元素都是影响再结晶组织及晶粒大小的重要变量。
4、对热处理型的合金，有另外一种冷加工及热处理，如固溶淬火冷却后的冷加工及后续的时效热处理，这种方式不会产生再结晶的问题，因为时效处理的温度一般尚未达到材料的再结晶温度。
铝合金在冷加工后进行退火热处理或冷加工后进行固溶热处理，退火过程或固溶处理过程会产生再结晶现象，或部分再结晶现象，或未再结晶的组织，其结果主要视合金种类、合金元素、加工量及热处理方法等而定。再结晶的晶粒有可能是粗晶也有可能是细晶，但不是冷加工前的晶粒。具体如下：
1、以退火的再结晶来说明，再结晶的行为视冷加工量、加工速度、退火升温速度、退火温度及合金种类等条件而定，不同条件会产生不同的晶粒组织形态、不同晶粒形状及不同的再结晶大小。
2、退火能否再结晶的条件是退火温度是否已达材料现有状况的再结晶温度。若退火的温度超出材料的再结晶温度则加工后的材料会产生再结晶现象；若退火的温度低于合金材料的再结晶温度则加工后的材料无法完全再结晶。
3、合金的再结晶温度与许多条件有关。
图1 加工量愈大则再结晶温度愈低
①同一合金的不同冷加工量有不同的再结晶温度，加工量愈大则再结晶温度愈低，即加工量愈大者或是累积加工应变量于晶粒组织愈大者(或差排累积多者)其再结晶温度愈低。（图1）
②加工量较大者，合金进行退火或固溶高温加热处理时很容易产生再结晶。
③除加工量或累积加工应变量外，同一合金相同的化学成分的材料其再结晶温度也跟加工速度、退火速度、退火温度等有关，如退火升温速度愈快则材料的再结晶温度愈高。
④冷加工量愈大则再结晶开始的温度愈低，因为有更多的变形累积的能量或隐藏更多的驱动力去进行再结晶。
⑤冷加工量愈大的材料隐藏再结晶的成核数目会愈多，再结晶的晶粒会愈小。反之，冷加工量小的材料退火时的成核数目少，再结晶的晶粒会更大。
4、退火前或固溶处理前的加工方法及加工量控制是影响材料质量的一个重要因素。
对高强度合金而言，如AI-Zn-Mg-Cu合金，若冷加工量少且加工量不一致，经退火或固溶热处理后可能会产生不同的组织或不同大小的再结晶的晶粒。
①如无缝挤压管经少量的精密冷拔加工，在厚度方向的表面加工量较内部的加工量多(摩擦因素)，精密冷拔管再经固溶及淬火处理，结果产生不同的组织。
②精密冷拔管经固溶淬火及时效后可发现表面组织为再结晶的粗晶，而次表面靠中心的位置是未完全再结晶的组织。7050合金的未完全再结晶是含有长条形的再结晶晶粒及长条形的未再结晶晶粒(已恢复的加工纤维组织，recovered fiber grain)的组合。
③少量冷拔管加工时，精密冷拔管的表面加工量会比管的中心位置加工量还多，材料经退火或固溶的加热处理后其组织可能是未完全再结晶或是再结晶的粗晶。经验上，7050材料冷加工量在20%以下再经退火或固溶的加热，材料可能无法完全再结晶，而其加热后的组织可能为长条形的再结晶晶粒和纤维晶组织的组合。
④7046(AI-Zn-Mg)合金的球棒管产品，阳极前的产品在棒的前端为挤压热加工退火，退火后再进行拉拔加工。拉拔部位为冷加工成型，愈靠近握把位置冷加工量愈多，愈靠近球棒前端位置其冷加工量愈少，棒的前端冷加工量为零。产品经固溶热处理后，拉拔部位组织为再结晶的粗晶。棒的前端或靠近前端位置其冷加工量相当少或没有冷加工，所以，此区域经固溶淬火时效处理，其组织为未完全再结晶的纤维组织。
⑤7046球棒因加工量的差异，加热后产生再结晶与未再结晶的组织，使得铝管的阳极染色处理会产生色差及光泽的差异性。不同的晶粒组织或不同的组织形态产生了阳极的色差。
本文来源：@九俞公众号
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