铸轧7075铝合金的变形行为及其组织演变的研究

发布时间：2018-01-17 18:32

  本文关键词：铸轧7075铝合金的变形行为及其组织演变的研究　出处：《山东大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：铝合金不仅具有密度低、耐腐蚀性好、导电及导热性好、易于机械加工及回收利用方便等优良特性,而且还可以通过固溶强化、应变强化和沉淀强化等手段大幅度地提高铝合金的强度。作为轻质金属结构材料,铝及铝合金因具有一系列优异特性,在汽车、航空航天、国防军工、消费电子等工业领域占有举足轻重的地位。特别是在当前全世界各国家和地区面临人口增加压力,不可再生资源枯竭和生态环境日益恶化等严峻形势下,制备和开发兼具高强度、高延伸率等优良综合性能的铝合金,同时简化工艺流程、降低生产成本并提高生产效率,成为国内外今后铝合金研究和开发的主要方向。本文主要是针对高强铝合金传统薄板制备工艺的生产过程复杂、能源消耗大、制备难度大、组成相复杂、易于开裂、成材率低、价格昂贵及塑性加工能力差等问题,采用双辊铸轧技术制备了高强度铝合金条带,近终形、短流程地简化了生产工序,缩短了生产周期,降低了生产成本；利用双辊铸轧快速的冷却速度,细化了坯料显微组织及第二相颗粒尺寸,减少了成分偏析并提高组织均匀性,有效地改善铝合金的塑性加工性能；建立了反映材料流变行为的本构模型并构建了合金的热加工图,系统地研究了合金在压缩变形中的流变行为和显微组织演变特征；通过轧制工艺参数的优化,调控合金组织,改善其综合力学性能：系统地研究了第二相粒子分布对合金的高温变形时微观组织演变和变形行为的影响,揭示了双辊铸轧合金中第二相颗粒激发形核机制,为铝合金薄板的制备及组织和性能的控制奠定了实验及理论基础。本文采用双辊铸轧技术成功制备了高强度7075铝合金条带,条带宽度为1 50mm,厚度为4.5mm,并确定了铸轧温度为680℃、轧辊转速为5rpm、轧辊间缝距为4mm的铸轧工艺参数。在铸轧过程中条带表层与带有水冷却装置的轧辊直接接触,快速的冷却速度使7075合金铸轧条带组织呈树枝晶且二次枝晶臂间距较小,同时细化合金中第二相粒子尺寸,改善了第二相的分布均匀性,可以有效地提高合金的塑性成形能力。同时,本文通过双曲正弦本构关系方程建立了双辊铸轧7075合金条带热变形的的本构模型；采用多步回归模型预测了7075合金的高温流变应力,其预测结果与实验值吻合良好；在构建的加工图安全区域内,峰值功率耗散效率达到32%,其显微组织为完全再结晶组织,组织内晶粒细小而均匀。加工图流变失稳区的试样表面部位晶粒粗大且被拉长,而中心部位为再结晶组织,试样整体变形不均匀；研究了温轧工艺对7075合金组织和性能的影响,结合热加工图确定了7075合金的最佳温轧变形工艺条件为：663K-723K, 0.01s-1-0.1s-1。在此条件下轧制获得的薄带组织发生了动态再结晶,晶粒细小组织均匀,有利于后续的再加工成形。此外,本文基于铸轧7075合金进行后续的温轧、冷轧后得到1mm厚的薄板。通过热拉伸实验数据构建了7075合金薄板的本构关系方程,并充分考虑了变形温度和应变速率对本构参数的影响,进而对原始本构关系模型进行了优化；合金在773K,0.001s-1时取得最大延伸率为235%,并且在相对较高的应变速率0.005s-l时,延伸率可以达到200%,此时高温拉伸组织内出现再结晶的细小晶粒以及大角度晶界,有利于合金的均匀变形和晶界滑移,从而使合金表现出良好的塑性加工能力。最后,本文系统地研究了第二相分布对合金微观组织演变和变形行为的影响。双辊铸轧的快速冷却速度使TRC7075合金中第二相尺寸细小(～1μm)且分布均匀,采用传统铸造轧制工艺制备的PMC7075合金中包含粗大(5μm)的硬脆相和极小(～0.1μm)的沉淀析出相；TRC7075合金中的第二相可以激发再结晶形核,促进再结晶的发生,织构以旋转再结晶组分为主,有利于提高合金在高温变形时的塑性和延伸率。PMC7075合金中尺寸约为0.1μm的粒子呈弥散分布,抑制了再结晶的发生,变形后呈现部分再结晶组织,其织构组分中变形织构和再结晶织构共存,导致了变形不均匀,同时粗大的第二相粒子易在粒子内部和粒子与基体交界面处形成裂纹源,导致断裂的发生,降低了合金的加工塑性。
[Abstract]:In this paper , the effects of high strength and high elongation on microstructure evolution and microstructure evolution of aluminum alloy are studied by means of two - roll casting and rolling technology . In this paper , the influence of the deformation temperature and strain rate on the microstructure and properties of the alloy is studied . and the processing plasticity of the alloy is reduced .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG335.9
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本文编号：1437485