7055鋁合金中的磁致塑性效應研究.pdf

1、7055鋁合金屬于高強鋁合金，在航空航天和軌道交通領域有著廣泛應用，其發(fā)展的限制環(huán)節(jié)在于其塑性變形能力有待提高。本文基于磁致塑性效應，開展靜磁場靜態(tài)處理實驗和脈沖強磁場拉伸實驗，借助XRD圖譜分析、金相、掃描電鏡、透射電鏡、力學性能、殘余應力等現(xiàn)代材料檢測技術，探究不同磁感應強度下7055鋁合金組織和性能的變化規(guī)律，特別關注磁場對合金塑變能力的改善效果。
　　本研究主要內容包括：⑴靜磁場靜態(tài)處理實驗結果表明：磁場處理試樣的抗拉強度

2、小幅度降低，延伸率先升高后降低，殘余應力先降低后升高，在 B=3T時，材料的抗拉強度σb=555MPa、延伸率δ=10.5％、殘余應力σv=38MPa，與空白試樣(σb=565MPa，δ=7.5%，σv=122MPa)相比，抗拉強度降低了1.8%，延伸率提高了40%，殘余應力降低了68.9%，材料綜合性能最優(yōu)。從微觀組織來看，當B=3T時，纏結位錯發(fā)生有序化，出現(xiàn)位錯網(wǎng)絡和位錯墻，晶界處鏈狀分布的η(MgZn2)相在磁場作用下向晶內溶解

3、，在晶內形成與基體處于半共格關系的η＇相，從而促進了材料塑性的提高。⑵對比“靜磁場靜態(tài)處理”和“脈沖強磁場靜態(tài)處理”實驗結果，兩者差異性表現(xiàn)為：靜磁場作用穩(wěn)定、持續(xù)，位錯主要表現(xiàn)為湮滅機制，呈現(xiàn)出“有序化、低密度”的特征；而單個脈沖作用短暫，脈沖強磁場中位錯主要表現(xiàn)為增殖機制，呈現(xiàn)出“高纏結、高密度”的特征。共同點表現(xiàn)為：位錯退釘扎是磁處理的內在機制，在這一機制的作用下，材料的塑性和內部殘余應力均在 B=3T時最優(yōu)，該值是磁致塑性效應的

4、一個最優(yōu)參數(shù)點，與磁場的類型無關。⑶脈沖強磁場拉伸實驗結果表明：材料的抗拉強度和延伸率同步變化，呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，在 B=3T時達到最優(yōu)值，材料的抗拉強度σb=587MPa和延伸率δ=8.3%，相比于初始樣分別提高了3.9%和10.7%。從組織變化來看，B<3T，隨著磁感應強度的增加，位錯密度上升，位錯強化促進了抗拉強度的升高，低場強下，磁場使位錯組織趨于有序化，促使材料的塑性提高；B>3T，位錯密度隨磁感應強度增加而增大，材

5、料組織進一步變形，金屬材料的磁導率下降，磁場下位錯有序化效果降低，位錯出現(xiàn)塞積，材料的性能下降。⑷材料的強韌性變化是由于磁場對材料內部組織產(chǎn)生了影響，而內部組織的變化主要集中體現(xiàn)在位錯和合金相的變化，這些變化的誘因，究其根本要從原子尺度和電子尺度來解釋，即為磁致塑性的量子效應。磁場主要影響電子的運動特征，可促使位錯原子與障礙物原子間的電子對由反向自旋轉變?yōu)橥蜃孕娱g結合的化學鍵減弱甚至被打破，原子活動性增強，有利于自身的遷移、重新