大塑性变形对6016铝合金组织晶粒细化及力学性能的影响规律研究

发布时间：2017-04-17 20:09

  本文关键词：大塑性变形对6016铝合金组织晶粒细化及力学性能的影响规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：实现汽车轻量化,是节省能源的更有效的途径,汽车部件采用铝合金代替钢件能大量减轻汽车重量,实现节能减排。细化6000系晶粒对提高其塑性成型性能及强度有重要意义。本文对6016铝合金进行ECAP挤压实验及搅拌摩擦加工实验,通过金相显微观察、EBSD取向成像技术和热模拟压缩实验。研究其冷变形工艺对晶粒细化效果,及织构变化。对ECAP挤压后的试样进行退火热处理,研究退火温度及退火时间对晶粒度的影响规律。搅拌摩擦加工后的搅拌区细晶组织进行退火热处理研究其细晶组织的热稳定性。6016铝合金经ECAP挤压后,X平面上的晶粒组织形状尺寸变化不大,等轴晶粒,Z平面上等轴晶晶粒拉长变形;组织内部存在着大量的亚结构;挤压组织中的取向为黄铜R织构、旋转立方织构。试样头尾部硬度分布不均匀,顶部硬度与中部硬度变形接近,试样底部变形与其他两部分变形差异较大,所以硬度变化较大。一道次ECAP加工6016铝合金再结晶温度在260℃-280℃之间,退火温度对ECAP冷变形后的材料的微观组织、硬度有很大的影响,控制再结晶温度可有效细化晶粒;退火后试样硬度随着退火温度的升高其硬度逐渐降低。搅拌摩擦加工6016铝合金搅拌头的旋转速度为800r/min,前进速度为100mm/min,采用上述加工参数6016铝合金没有产生明显的裂纹等缺陷,说明此种加工方法可以明显改善材料性能,提高合金力学性能。搅拌摩擦加工6016铝合金后组织发生动态再结晶,晶粒显著细化,搅拌区晶粒为细小的等轴晶组织。搅拌区织构强度很弱,取向不集中。搅拌区细小晶粒的热稳定性良好,在较高温度下不发生静态再结晶及晶粒长大的情况,搅拌区晶粒仍为细小组织。对6016铝合金进行热模拟压缩实验,分析了6016铝合金屈服强度、应变速率敏感性指数m和应变速率关系曲线。根据所得数据做出不同温度及变形速率下的流变应力-应变曲线,分析该合金在中温塑性变形中的应力应变行为,得出流变应力随着温度升高和应变速率的降低而减小。拟合出6016铝合金中温压缩塑性变形的本构方程,求得理论屈服极限值。
【关键词】：铝合金 等径角挤压 搅拌摩擦加工 晶粒细化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 强烈塑性变形法（SPD）10-15
• 1.3 等径角挤压工艺(ECAP)15-18
• 1.3.1 等径角挤压（ECAP）原理15-16
• 1.3.2 ECAP工艺路线16-17
• 1.3.3 铝合金等径角挤压组织及力学性能研究现状17-18
• 1.4 搅拌摩擦加工（FSP）18-21
• 1.4.1 搅拌摩擦加工原理18-19
• 1.4.2 铝合金搅拌摩擦加工组织及力学性能研究现状19-21
• 1.5 本文的研究内容21-22
• 第二章 实验材料、设备与实验方法22-33
• 2.1 实验材料22
• 2.2 等径角挤压实验（ECAP）22-27
• 2.2.1 ECAP挤压力的计算22-23
• 2.2.2 模具结构的设计与材料的选择23-25
• 2.2.3 润滑剂的选择25-26
• 2.2.4 ECAP变形实验26
• 2.2.5 ECAP变形试样热处理26-27
• 2.3 搅拌摩擦加工实验（FSP）27-30
• 2.3.1 实验路线27-29
• 2.3.2 FSP加工后退火实验29-30
• 2.4 合金显微组织观察30-31
• 2.4.1 光学显微组织观察30
• 2.4.2 扫描电镜组织观察实验30-31
• 2.5 力学性能测试实验31-33
• 2.5.1 显微硬度测试31
• 2.5.2 热模拟压缩实验31-33
• 第三章 ECAP加工6016铝合金组织及性能研究33-44
• 3.1 ECAP加工6016铝合金试样组织研究33-36
• 3.2 退火温度对ECAP加工6016铝合金显微组织的影响36-37
• 3.3 280℃退火时间对ECAP加工6016铝合金显微组织的影响37-38
• 3.4 ECAP加工6016铝合金试样硬度分析38-42
• 3.4.1 轴向硬度均匀性分析38-39
• 3.4.2 横向硬度均匀性分析39-40
• 3.4.3 退火温度对ECAP加工6016铝合金硬度影响40-41
• 3.4.4 280℃退火保温时间对ECAP加工6016铝合金硬度影响41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 FSP加工6016铝合金组织及性能研究44-57
• 4.1 固溶态6016铝合金FSP加工的微观组织及织构分析44-49
• 4.1.1 微观组织44-47
• 4.1.2 织构分析47-48
• 4.1.3 加工区显微面硬度48-49
• 4.2 固溶时效态6016铝合金FSP加工的微观组织及织构分析49-52
• 4.2.1 微观组织49-50
• 4.2.2 织构分析50-52
• 4.2.3 加工区显微面硬度52
• 4.3 FSP加工区细晶组织保持性分析52-56
• 4.3.1 退火温度对微观组织和硬度的影响分析52-54
• 4.3.2 退火时间对微观组织和硬度的影响分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 搅拌区合金高温塑性变形力学性能分析57-67
• 5.1 热变形条件对流变应力的影响57-59
• 5.2 屈服强度59-60
• 5.3 应变速率敏感指数m60-61
• 5.4 铝合金塑性变形本构方程61-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78

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