挤压温度对Al-Mg合金光学材料组织及性能的影响
The Effects of Extrusion Temperature on the Microstructure and Properties of Al-Mg Alloy Optical Materials
摘要: 本文研究了不同挤压温度对Al-Mg合金光学材料微观组织、力学性能及表面质量的影响。研究结果表明:随着挤压温度降低,合金拉伸性能逐渐增大,延伸率逐渐减小,晶粒尺寸和第二相粒子尺寸得到有效细化,金刚石单点车加工后表面粗糙度降低。当挤压温度由410℃降低至350℃时,合金的抗拉和屈服强度分别由225 MPa和116 MPa增大至252 MPa和137 MPa;延伸率由32.1%降低至28.5%;平均晶粒尺寸由横截面88.4 μm减小55.0 μm,纵截面由77.1 μm减小至64.7 μm;第二相粒子尺寸由4.28 μm降低至2.84 μm;表面粗糙度Sa值由0.995 nm降低至0.817 nm,有效提升了表面超精加工表面质量。
Abstract: This paper investigates the effects of different extrusion temperatures on the microstructure, mechanical properties and surface quality of Al-Mg alloy optical materials. The results show that with the decrease of extrusion temperature, the tensile properties of the alloy gradually increase, while the elongation gradually decreases. The grain size and the size of the second-phase particles are effectively refined, and the surface roughness of the diamond after single-point turning is reduced. When the extrusion temperature is reduced from 410˚C to 350˚C, the tensile strength and yield strength of the alloy increase from 225 MPa and 116 MPa to 252 MPa and 137 MPa, respectively; the elongation decreases from 32.1% to 28.5%; the average grain size decreases from 88.4 μm to 55.0 μm in the cross-section, and from 77.1 μm to 64.7 μm in the longitudinal section; the size of the second-phase particles decreases from 4.28 μm to 2.84 μm; the surface roughness Sa value decreases from 0.995 nm to 0.817 nm, effectively improving the surface quality of the ultra-precision machining.
文章引用:汪成, 余博, 张劲, 笪疆平, 田研. 挤压温度对Al-Mg合金光学材料组织及性能的影响[J]. 材料科学, 2025, 15(9): 1759-1766. https://doi.org/10.12677/ms.2025.159187

参考文献

[1] Fu, Y., Huang, S., Yi, Y., He, H. and Mao, J. (2024) Mechanism of the Effect of Plastic Deformation at Different Temperatures on the Surface Roughness of Machined Aluminum Mirrors. Materials & Design, 239, Article ID: 112784. [Google Scholar] [CrossRef
[2] 刘韬, 周一鸣, 江月松. 国外空间反射镜材料及应用分析[J]. 航天返回与遥感, 2013, 34(5): 90-99.
[3] 张艺. 金属铝镜直接光学抛光关键技术研究[D]: [硕士学位论文]. 长沙: 国防科技大学, 2014.
[4] 李信磊. 复杂曲面铝反射镜磁流变抛光关键技术研究[D]: [硕士学位论文]. 长沙: 国防科技大学, 2018.
[5] Yuan, Z.J., Lee, W.B., Yao, Y.X. and Zhou, M. (1994) Effect of Crystallographic Orientation on Cutting Forces and Surface Quality in Diamond Cutting of Single Crystal. CIRP Annals, 43, 39-42. [Google Scholar] [CrossRef
[6] 何春雷. 铝合金超精密车削表面微观形貌对衍射效应影响的研究[D]: [博士学位论文]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2019.
[7] 邓金球. 铝合金反射镜超精密抛光关键技术研究[D]: [硕士学位论文]. 长沙: 国防科技大学, 2017.
[8] 杨博威, 刘文月, 高民强, 等. Al-Mg合金组织性能调控研究进展[J]. 稀有金属材料与工程, 2025, 54(8): 2164-2176.
[9] 屠海令, 张世荣, 李腾飞. 我国新材料产业发展战略研究[J]. 中国工程科学, 2016, 18(4): 90-100.
[10] 杨博威, 刘文月, 高民强, 等. 连续流变挤压高Mg含量Al-Mg合金的组织与性能[J]. 特种铸造及有色合金, 2025, 45(7): 1081-1086.
[11] 李兴旭. 铝合金反射镜面形精度与表面质量提升关键技术研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国科学院大学, 2018.
[12] 郭爽爽, 黄志恒, 程少坤, 等. 基于三维热加工图的6063铝合金型材挤压工艺优化[J]. 锻压技术, 2025, 50(6): 120-128.
[13] 赵国群, 孙宇彤, 喻俊荃. 铝合金型材挤压弯曲一体化成形技术研究进展[J]. 塑性工程学报, 2024, 31(4): 46-55.
[14] 李琦伦, 张晓波, 乔及森. 反向等温挤压2024铝合金薄壁管的组织演化及增韧机理[J]. 金属热处理, 2025, 50(4): 134-142.
[15] 林忠钦, 黄庆学, 苑世剑, 等. 中国塑性成形技术和装备30年的重大突破与进展[J]. 塑性工程学报, 2024, 31(4): 2-45.
[16] 陈宜锐, 易幼平, 黄始全. 基于低温挤压的6061铝合金光学反射镜材料制备工艺[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2025, 56(5): 1773-1783.
[17] 叶升强, 龚航. 挤压温度对汽车用5052-VTi铝合金性能的影响[J]. 热加工工艺, 2021, 50(17): 104-106.
[18] 张秀妹. 挤压比对快速凝固-热挤压5083铝合金组织与性能的影响[J]. 机械研究与应用, 2024, 37(5): 30-31, 36.
[19] 孙有政, 曹善鹏, 高鸽, 等. 挤压变形对5083无缝管显微组织与力学性能的影响[J]. 轻金属, 2024(3): 33-38.
[20] Que, Z., Wang, Y. and Fan, Z. (2018) Formation of the Fe-Containing Intermetallic Compounds during Solidification of Al-5Mg-2Si-0.7Mn-1.1Fe Alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 49, 2173-2181. [Google Scholar] [CrossRef
[21] 张东阁, 傅雨田. 铝合金反射镜的发展与应用[J]. 红外技术, 2015, 37(10): 814-823.