Al-Cu合金在高压扭转加工过程中的组织演变规律研究

发布时间：2021-05-21 05:10

　　通过剧烈塑性变形制备的纳米晶和超细晶材料往往具有更为优异的力学性能,而剧烈变形过程中材料的微观组织演变及合金元素的偏析行为对材料的性能具有重要影响,因此,开展合金材料在剧烈塑性变形过程中的组织演变及元素再分布规律研究具有重要意义。本文以四种不同Cu含量（1 wt.%,2 wt.%,4 wt.%和6 wt.%）的二元Al-Cu合金为研究对象,对其进行高压扭转变形处理（1圈,5圈和10圈）,并结合硬度测试、电子背散射衍射、透射电子背散射衍射、透射电镜以及三维原子探针等先进分析技术手段,系统地研究了二元Al-Cu合金在不同Cu含量、不同高压扭转圈数下,其微观组织结构及元素空间分布的演变规律。研究结果表明:（1）通过高压扭转变形,Al-Cu合金的硬度明显增高。随着高压扭转圈数增加,材料硬度的饱和区增加。而随着Cu含量升高,材料的硬度整体逐渐上升。（2）高压扭转后的Al-Cu合金晶粒明显细化,其晶粒尺寸在100-300 nm之间,并产生大量位错及小角度晶界。随着扭转圈数增加和Cu含量增加,晶粒尺寸逐渐减小。（3）随着高压扭转圈数的增大,晶内的Cu原子向晶界处扩散,导致晶内的Cu含量下降。不同Cu... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 纳米晶及超细晶金属材料
    1.2 剧烈塑形变形
        1.2.1 高压扭转法
        1.2.2 等通道转角挤压
    1.3 SPD材料的组织特征
        1.3.1 超细晶的形成
        1.3.2 非平衡晶界
        1.3.3 层错和纳米孪晶
        1.3.4 纳米团簇和析出相
    1.4 SPD下的Al-Cu合金的组织特征
    1.5 三维原子探针技术在大变形材料中的应用
        1.5.1 三维原子探针表征技术
        1.5.2 三维原子探针在SPD材料中的应用
    1.6 本课题研究的意义及内容
2 材料制备及分析方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验工艺流程
    2.3 高压扭转实验
    2.4 研究方法
        2.4.1 显微维式硬度测试
        2.4.2 电子背散射衍射和透射菊池衍射分析
        2.4.4 扫描透射电子显微镜分析
        2.4.5 APT分析
    2.5 Al-Cu合金HPT变形前的维氏硬度及微观组织
        2.5.1 显微维氏硬度实验
        2.5.2 微观组织
        2.5.3 元素分布
3 不同Cu含量的Al-Cu合金在高压扭转下的硬度及组织演变
    3.1 引言
    3.2 显微维氏硬度测试
    3.3 微观组织演变规律
        3.3.1 变形过程中晶粒尺寸演变
        3.3.2 变形过程中晶界角度和位错密度演变
    3.4 本章小结
4 Al-Cu合金在HPT加工处理后Cu元素的分布
    4.1 引言
    4.2 变形过程中Cu元素在晶界上的偏析
        4.2.1 Al-1Cu合金的溶质原子的空间分布
        4.2.2 Al-2Cu合金的溶质原子的空间分布
        4.2.3 Al-4Cu合金的溶质原子的空间分布
        4.2.4 Al-6Cu合金的溶质原子的空间分布
    4.3 变形过程中相分解的形成
    4.4 本章小结
5 Al-Cu合金在HPT过程中的溶质扩散规律及其对力学性能的影响
    5.1 引言
    5.2 Al-Cu合金在HPT过程中溶质扩散
        5.2.1 溶质原子在晶界上的偏析规律
        5.2.2 溶质原子在位错上的偏析规律
        5.2.3 溶质原子在基体中的变化规律
    5.3 变形过程中组织演变对材料性能的影响
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]大塑性变形过程中单晶和多晶铜的组织演变及变形机理研究[J]. 郭廷彪,丁雨田,胡勇,刘小斌,曹军,周怀存.  铸造技术. 2009(09)
[2]热处理制度对2519铝合金板材力学性能和应力腐蚀敏感性的影响[J]. 陈险峰,彭大暑,张辉,林启权,林高用.  中国有色金属学报. 2003(04)

博士论文
[1]强变形诱导铝合金析出相低温回溶现象及应用基础研究[D]. 许晓嫦.中南大学 2008

硕士论文
[1]强塑性变形方法的改进及超细晶纯铝应变速率敏感性研究[D]. 汪明亮.上海交通大学 2007



本文编号：3199112