7055铝合金中的磁致塑性效应研究

发布时间：2018-01-15 13:24

本文关键词：7055铝合金中的磁致塑性效应研究　出处：《江苏大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：7055铝合金属于高强铝合金,在航空航天和轨道交通领域有着广泛应用,其发展的限制环节在于其塑性变形能力有待提高。本文基于磁致塑性效应,开展静磁场静态处理实验和脉冲强磁场拉伸实验,借助XRD图谱分析、金相、扫描电镜、透射电镜、力学性能、残余应力等现代材料检测技术,探究不同磁感应强度下7055铝合金组织和性能的变化规律,特别关注磁场对合金塑变能力的改善效果。本文取得的研究成果主要有以下四个方面:(1)静磁场静态处理实验结果表明:磁场处理试样的抗拉强度小幅度降低,延伸率先升高后降低,残余应力先降低后升高,在B=3T时,材料的抗拉强度σb=555MPa、延伸率δ=10.5%、残余应力σv=38MPa,与空白试样(σb=565MPa,δ=7.5%,σv=122MPa)相比,抗拉强度降低了1.8%,延伸率提高了40%,残余应力降低了68.9%,材料综合性能最优。从微观组织来看,当B=3T时,缠结位错发生有序化,出现位错网络和位错墙,晶界处链状分布的η(Mg Zn2)相在磁场作用下向晶内溶解,在晶内形成与基体处于半共格关系的η'相,从而促进了材料塑性的提高。(2)对比“静磁场静态处理”和“脉冲强磁场静态处理”实验结果,两者差异性表现为:静磁场作用稳定、持续,位错主要表现为湮灭机制,呈现出“有序化、低密度”的特征;而单个脉冲作用短暂,脉冲强磁场中位错主要表现为增殖机制,呈现出“高缠结、高密度”的特征。共同点表现为:位错退钉扎是磁处理的内在机制,在这一机制的作用下,材料的塑性和内部残余应力均在B=3T时最优,该值是磁致塑性效应的一个最优参数点,与磁场的类型无关。(3)脉冲强磁场拉伸实验结果表明:材料的抗拉强度和延伸率同步变化,呈现先升高后降低的变化趋势,在B=3T时达到最优值,材料的抗拉强度σb=587MPa和延伸率δ=8.3%,相比于初始样分别提高了3.9%和10.7%。从组织变化来看,B3T,随着磁感应强度的增加,位错密度上升,位错强化促进了抗拉强度的升高,低场强下,磁场使位错组织趋于有序化,促使材料的塑性提高;B3T,位错密度随磁感应强度增加而增大,材料组织进一步变形,金属材料的磁导率下降,磁场下位错有序化效果降低,位错出现塞积,材料的性能下降。(4)材料的强韧性变化是由于磁场对材料内部组织产生了影响,而内部组织的变化主要集中体现在位错和合金相的变化,这些变化的诱因,究其根本要从原子尺度和电子尺度来解释,即为磁致塑性的量子效应。磁场主要影响电子的运动特征,可促使位错原子与障碍物原子间的电子对由反向自旋转变为同向自旋,原子间结合的化学键减弱甚至被打破,原子活动性增强,有利于自身的迁移、重新组合。在原子的运动过程中,材料内部缺陷(空位、位错)以及合金相发生了改变,位错退钉扎并发生了有序化运动,合金相固溶并重新析出,改变了原有的形态,促使材料性能发生了变化。从定量角度分析磁场下位错动力学机制:磁场作用下,位错芯膨胀,缠结位错有序化,位错钉扎阻力减小,促进位错的退钉扎,位错运动能力增强。
[Abstract]:The results show that the tensile strength of 7055 aluminum alloy is reduced by 1.8 % , the elongation is increased by 40 % , the residual stress is reduced by 68.9 % , the residual stress 蟽v = 38MPa , and the residual stress is reduced by 68.9 % . ( 2 ) Compared with the experimental results of " static magnetic field static processing " and " pulsed strong magnetic field static processing " , the difference of the two is that the static magnetic field acts stably , continuously , the dislocation is mainly characterized by an annihilation mechanism , exhibits a characteristic of " ordering and low density " . In the process of atom movement , dislocation core is expanded , dislocation is ordered , dislocation pinning resistance is reduced , dislocation is promoted and dislocation movement capability is enhanced .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21

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