7085铝合金热加工力学行为及微观组织演变规律研究

发布时间：2018-11-09 17:20

【摘要】：7085铝合金是由美国铝业于2003年开发的第四代超高强铝合金。7085铝合金具有超高强度、优异的抗应力腐蚀性能和剥落腐蚀性能，优良的塑性、淬透性以及熔铸性等优点，广泛应用于航空航天飞行器和军用设备设施的主承力结构件。本文通过7085铝合金的单向等温热压缩实验，研究了该合金在热变形过程中的高温流变行为，其热变形温度为250℃，300℃，350℃，400℃，450℃，应变速率为0.01s-1，0.1s-1，1s-1，10s-1。重点研究了变形条件对该合金的流变应力、本构关系、微观组织、动态再结晶以及热加工性能的影响，建立了合金不同变形条件下的加工图。利用光学显微镜，场发射扫描电镜和透射电镜分析了该合金变形后的微观组织变化规律以及加工图上相应区域的微观组织，并利用高温塑性变形行为的研究结果，优化了7085铝合金的锻造工艺，显著提高了合金锻件的锻造工序合格率。本课题获得的研究成果如下： 7085铝合金在单向等温热压缩过程中具有稳态流变特征和动态软化趋势。该合金具有正应变速率敏感性，随着应变速率的增加，合金的峰值流变应力和峰值应变均逐渐增加；随着变形温度的增加，合金的峰值应力和峰值应变均逐渐减小，并建立了该合金的流变应力本构方程及其动态变形激活能的修正模型，确定了合金发生动态再结晶的临界条件，得出动态再结晶的临界应变值与Z参数相联系的模型，模型显示二者成正比关系。 7085铝合金在热变形过程中的微观组织观察结果表明，在350℃以下呈现动态回复特征，在400℃以上以动态再结晶为主要特征；动态回复、动态再结晶、第二相粒子粗化以及流变失稳是合金发生流变软化的主要原因；该合金的动态回复机制是螺位错的交滑移和攀移；动态再结晶机制为晶界弓出机制和亚晶转动、合并、长大机制。明确了Z参数只能作为7085铝合金热变形过程中是否发生动态再结晶的一个参考，而不能作为合金软化机制的判断条件，尤其对于Z参数相近时，变形温度对动态再结晶的影响更大。本课题在实验条件下，证明了合金在较高Z参数变形时，动态软化机制包括动态再结晶、动态回复以及动态析出时第二相粒子的粗化。析出的第二相粒子抑制了动态再结晶的发生，其尺寸随着Z参数的降低而增加，密度随着Z参数的增加而减少。基于动态材料模型（DMM），建立了7085铝合金在不同应变下的加工图。对加工图的分析表明，应变对该合金的流变失稳区有较大影响。随着应变的增加，流变失稳区逐渐增加，安全加工区域逐渐减小，即随着热变形的进行，安全区域逐渐转变为流变失稳区。功率耗散系数变化趋势不明显，表明应变对功率耗散系数的影响较小。对不同应变下加工图进行叠加处理，获得了7085铝合金在整体热压缩过程中的加工图。叠加后的加工图中各个区域对应的微观组织分析结果表明，合金在流变失稳区的微观组织特征主要表现为局部流变，而在安全加工区的微观组织特征以动态再结晶为主。通过叠加后的加工图确定了实验条件下该合金适宜的加工工艺参数：温度范围在380℃-450℃之间，应变速率范围在0.01s-1-0.1s-1之间。将叠加后的热加工图安全加工区的工艺参数应用于7085铝合金某锻件的生产，优化了合金的锻造加工工艺，使该合金锻件的锻造工序合格率由30%-40%提高到80%-90%，显著提高了锻造工序合格率，生产出质量优良的合金锻件，，已成功应用于航空航天领域。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.21;TG115

【参考文献】