5A02铝合金在极端变形条件下的微结构演变

发布时间：2017-08-19 13:32

  本文关键词：5A02铝合金在极端变形条件下的微结构演变

  更多相关文章： 铝合金 应变率/应变 电磁成形 位错 织构

【摘要】：现代制造技术使得材料与结构的轻量化成为新型结构的设计主流。铝合金是一种轻型金属材料,广泛应用于航天航空、汽车、船舶等制造领域。目前,新型高速成形技术已成为铝合金工业制造的重要加工方法,但由此带来的高应变率、大应变、无接触加载等加工条件势必影响铝合金的微观组织结构及成形件力学性能。基于上述研究背景,本文拟以5A02铝合金为研究对象,采用准静态、霍普金森压杆研究大应变对该铝合金的微观组织结构的影响;基于电磁成形技术,通过特殊实验设计,研究高应变率条件下,电磁力、机械力加载方式对铝合金塑性变形机制的影响。最后对塑性变形获得的不同微观组织结构样品进行性能测试。主要发现如下:首先,本文分别采用万能力学试验机、霍普金森压杆进行准静态及动态加载实验。对获得的具有相同塑性应变的样品,进行织构(EBSD)及透射电镜(TEM)分析,研究大应变对材料织构及微观组织结构的影响。结果发现:准静态及动态加载条件下,当应变低于0.6时,变形铝合金的微观组织结构全部为位错组态;但当应变增加至0.85时,在其微观组织中发现了纳米孪晶结构。本文根据纳米孪晶的形成机理,对粗晶铝合金中出现纳米孪晶这一现象进行了解释,纳米孪晶在应力集中区域由多层错的相互叠加形成。考虑到电磁驱动(无接触)与传统机械驱动高速变形具有完全不同的加载方式,这可能会带来不同的变形机制及微观组织结构演变。针对这一科学问题,本文在前期研究基础上,进一步研究了电磁、机械驱动对5A02铝合金变形机理的影响。结果发现:电磁驱动高速变形铝合金同时具有铜型织构和黄铜型织构,而机械驱动高速变形铝合金样品中铜型织构消失,这表明电磁驱动试样变形发生大量交滑移,而机械驱动没有发生大量交滑移。透射电镜结果发现,电磁驱动高速变形样品的微结构以位错胞状结构为主,表现为波滑移机制,而机械驱动高速变形样品的微结构位错墙结构为主,表现为平面滑移机制。针对上述现象,本文根据短程有序结构(SRO)理论与晶体滑移系开动原理进行理论分析。材料内部偏聚的SRO结构阻碍位错运动造成机械驱动高速变形样品以平面滑移为主,而电磁力开动更多滑移系致使电磁驱动高速变形样品发生波滑移。对电磁、机械驱动高速变形获得的具有不同微观组织结构的铝合金样品,本文进一步分析了微观组织结构对成形件性能的影响。如采用微压痕测试仪进行硬度测试,结果发现,与未变形样品相比,高速变形样品发生了加工硬化,但电磁、机械驱动样品的硬度值差异较小。采用电化学实验进行腐蚀测试,电磁、机械驱动样品的点蚀电位与原始样品相当,两种试样都具有较好的腐蚀性能。针对以上结果,本文从微观结构与宏观性能的关系上给以了解释,材料的宏观性能是其全部微结构的具体表现。
【关键词】：铝合金 应变率/应变 电磁成形 位错 织构
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 铝合金的结构、性能、加工及应用10
• 1.2 铝合金准静态变形行为及微结构演变10-12
• 1.3 高速成形技术对铝合金微结构演变的研究动态分析12-20
• 1.4 本文的研究内容和意义20-21
• 2 大应变对 5A02铝合金微结构演变影响研究21-34
• 2.1 研究背景21
• 2.2 实验方案21-25
• 2.3 大应变促使粗晶铝合金中生成纳米孪晶25-30
• 2.4 纳米孪晶的形成机制30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 高应变率对 5A02铝合金微结构演变影响研究34-53
• 3.1 研究背景34
• 3.2 机械-电磁驱动高速变形实验34-41
• 3.3 机械-电磁驱动高速变形铝合金织构分析41-46
• 3.4 机械-电磁驱动高速变形铝合金两端面微结构分析46-48
• 3.5 高速加载方式对平面滑移、波滑移机制影响机理48-51
• 3.6 本章小结51-53
• 4 不同微结构变形铝合金的性能研究53-60
• 4.1 研究背景53
• 4.2 机械-电磁驱动高速变形铝合金的显微硬度分析53-57
• 4.3 机械-电磁驱动高速变形铝合金的电化学腐蚀性能57-59
• 4.4 不同微结构铝合金性能差异机理分析59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 全文总结60-63
• 5.1 主要的实验结果60-61
• 5.2 本论文工作的创新之处61-62
• 5.3 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-73
• 附录 攻读硕士期间发表的论文73

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8 方

本文编号：700995