往复镦挤2A66铝锂合金的组织演变及力学性能研究

发布时间：2017-08-29 15:32

  本文关键词：往复镦挤2A66铝锂合金的组织演变及力学性能研究

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【摘要】：铝锂合金具有低密度、高的比强度、比刚度、高的弹性模量、良好的疲劳性能,是非常有潜力的航天航空结构材料,在航天航空领域有良好的应用前景。本文以我国自主研发的2A66铝锂合金为研究对象,利用往复镦挤大塑性变形工艺对2A66铝锂合金进行加工,旨在细化铝锂合金晶粒,降低变形织构,使2A66铝锂合金组织更均匀,并改善2A66铝锂合金的各向异性,提高2A66铝锂合金的综合性能,推动2A66铝锂合金在我国航天航空领域的应用。本文采用金相、电子衍射背散射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度测试和室温拉伸力学性能测试等检测方法研究了2A66铝锂合金不同往复镦挤变形量(每道次变形量为1.708)和往复镦挤试样不同位置的晶粒形貌、晶界结构和织构等组织特征和力学性能。并探明了2A66铝锂合金往复镦挤过程中的晶粒细化机制和韧化机制。主要结论如下：(1)往复镦挤变形可以有效细化2A66铝锂合金的晶粒并获得以大角度晶界为主的组织。往复镦挤3道次后,2A66铝锂合金的平均晶粒尺寸从挤压态的140μm左右细化到了4μm左右。挤压态2A66铝锂合金中以5。的小角度晶界为主,大角度晶界占比为47.28%,往复镦挤3道次后大角度晶界的占比增加到86.37%。往复镦挤过程中2A66铝锂合金的晶粒细化机制是非连续动态再结晶机制和连续动态再结晶复合细化机制,随变形量增加非连续动态再结晶逐渐减弱。(2)往复镦挤变形可以有效改善2A66铝锂合金的织构。往复镦挤变形3道次后2A66铝锂合金的织构强度由最初的97.743降低到了21.486。往复镦挤变形过程中织构成分也在发生变化。挤压态的2A66铝锂合金中的织构以{112}111+{110}111织构为主,往复镦挤3道次后2A66铝锂合金中的织构以{001}100+{112}111织构为主。(3)2A66铝锂合金往复镦挤3道次后的不同位置的晶粒尺寸和形貌有差别,试样表层比试样中心的组织尺寸略细,但相对于挤压的组织更加均匀,挤压态2A66铝锂合金中的晶粒尺寸大小偏差为4.81,往复镦挤3道次后试样整体的晶粒大小偏差为1左右。往复镦挤态的2A66铝锂合金不同位置的织构差别较大,试样中心位置以001方向的CubeRD织构为主,0.5r位置以111方向的织构和立方织构为主,表层织构以011方向的剪切织构为主。(4)随着往复镦挤变形量的增加,2A66铝锂合金的塑性大大提高,由挤压态的18.2%提高到了往复镦挤3道次的34.2%,但是抗拉强度和屈服强度有所下降。往复镦挤过程2A66铝锂合金的力学性能的变化是位错强韧化、织构强韧化、晶界强韧化和析出相强韧化共同作用的结果。位错组态和密度的变化、织构向有利取向转变和β'相的减少导致强度降低,塑性的提高是因为位错组态和密度的变化、晶粒尺寸细化、第二相的细化和再分布使变形更加均匀,大角度晶界不断增加有利于晶界滑移。
【关键词】：2A66铝锂合金 往复镦挤 晶粒细化 织构 动态再结晶
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306;TG146.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-28
• 1.1 引言13
• 1.2 铝锂合金的发展概况与应用13-17
• 1.2.1 国外铝锂合金的发展13-15
• 1.2.2 国内铝锂合金的发展15-16
• 1.2.3 铝锂合金的应用16-17
• 1.3 改善铝锂合金性能的方法17-19
• 1.3.1 铝锂合金塑韧性的改善17
• 1.3.2 铝锂合金各向异性的改善17-19
• 1.3.3 铝锂合热稳定性的改善19
• 1.4 大塑性变形技术19-24
• 1.4.1 大塑性变形技术的特点19-20
• 1.4.2 大塑性变形技术的研究进展20-23
• 1.4.3 铝锂合金大塑性变形技术的研究现状23-24
• 1.5 往复镦挤变形技术的研究现状24-26
• 1.5.1 往复镦挤技术的工艺原理24-25
• 1.5.2 往复镦挤技术的研究进展25-26
• 1.6 研究目的、意义和主要内容26-28
• 第2章 实验材料及研究方法28-34
• 2.1 实验材料28
• 2.2 往复镦挤试样制备28
• 2.3 往复镦挤变形实验28-30
• 2.3.1 往复镦挤模具28-29
• 2.3.2 往复镦挤变形工艺及变形道次的定义29-30
• 2.3.3 往复镦挤累积应变量的计算30
• 2.4 显微组织观察与分析30-33
• 2.4.1 金相腐蚀31
• 2.4.2 透射电子显微镜观察(TEM)31
• 2.4.3 扫描电镜观察(SEM)31-32
• 2.4.4 电子衍射倍散射(EBSD)32-33
• 2.5 力学性能测试33-34
• 2.5.1 硬度测试33
• 2.5.2 室温拉伸测试33-34
• 第3章 往复镦挤2A66铝锂合金组织演变和晶粒细化机制34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 往复镦挤变形区金属的流动34-35
• 3.3 往复镦挤前后的组织演变35-42
• 3.3.1 晶粒形貌和尺寸演变35-37
• 3.3.2 晶间位向差演变37-39
• 3.3.3 织构演变39-42
• 3.3.4 第二相演变42
• 3.4 往复镦挤不同位置的组织42-47
• 3.4.1 晶粒形貌和尺寸差异43-44
• 3.4.2 晶间位向差差异44-45
• 3.4.3 织构差异45-47
• 3.5 往复镦挤2A66铝锂合金的组织细化机制47-51
• 3.5.1 晶粒细化机制47-50
• 3.5.2 第二相的细化机制50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第4章 往复镦挤2A66铝铝锂合金的力学性能53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 显微硬度53-54
• 4.3 室温拉伸力学性能54-55
• 4.4 室温拉伸断口形貌分析55-56
• 4.5 时效处理对往复镦挤力学性能的影响56-57
• 4.6 分析与讨论57-64
• 4.6.1 往复镦挤2A66铝锂合金强韧化机理57-62
• 4.6.2 往复镦挤铝锂合金组织对合金各向异性的影响62-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-77
• 致谢77-79
• 附录A (攻读硕士学位期间发表的论文)79

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本文编号：754088