7055鋁合金中的磁致塑性效應(yīng)研究.pdf

1、7055鋁合金屬于高強(qiáng)鋁合金，在航空航天和軌道交通領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)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(yīng)，開展靜磁場靜態(tài)處理實(shí)驗(yàn)和脈沖強(qiáng)磁場拉伸實(shí)驗(yàn)，借助XRD圖譜分析、金相、掃描電鏡、透射電鏡、力學(xué)性能、殘余應(yīng)力等現(xiàn)代材料檢測技術(shù)，探究不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下7055鋁合金組織和性能的變化規(guī)律，特別關(guān)注磁場對合金塑變能力的改善效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴靜磁場靜態(tài)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：磁場處理試樣的抗拉強(qiáng)度

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

3、，在晶內(nèi)形成與基體處于半共格關(guān)系的η＇相，從而促進(jìn)了材料塑性的提高。⑵對比“靜磁場靜態(tài)處理”和“脈沖強(qiáng)磁場靜態(tài)處理”實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩者差異性表現(xiàn)為：靜磁場作用穩(wěn)定、持續(xù)，位錯(cuò)主要表現(xiàn)為湮滅機(jī)制，呈現(xiàn)出“有序化、低密度”的特征；而單個(gè)脈沖作用短暫，脈沖強(qiáng)磁場中位錯(cuò)主要表現(xiàn)為增殖機(jī)制，呈現(xiàn)出“高纏結(jié)、高密度”的特征。共同點(diǎn)表現(xiàn)為：位錯(cuò)退釘扎是磁處理的內(nèi)在機(jī)制，在這一機(jī)制的作用下，材料的塑性和內(nèi)部殘余應(yīng)力均在 B=3T時(shí)最優(yōu)，該值是磁致塑性效應(yīng)的

4、一個(gè)最優(yōu)參數(shù)點(diǎn)，與磁場的類型無關(guān)。⑶脈沖強(qiáng)磁場拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：材料的抗拉強(qiáng)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(shí)達(dá)到最優(yōu)值，材料的抗拉強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度的增加，位錯(cuò)密度上升，位錯(cuò)強(qiáng)化促進(jìn)了抗拉強(qiáng)度的升高，低場強(qiáng)下，磁場使位錯(cuò)組織趨于有序化，促使材料的塑性提高；B>3T，位錯(cuò)密度隨磁感應(yīng)強(qiáng)度增加而增大，材

5、料組織進(jìn)一步變形，金屬材料的磁導(dǎo)率下降，磁場下位錯(cuò)有序化效果降低，位錯(cuò)出現(xiàn)塞積，材料的性能下降。⑷材料的強(qiáng)韌性變化是由于磁場對材料內(nèi)部組織產(chǎn)生了影響，而內(nèi)部組織的變化主要集中體現(xiàn)在位錯(cuò)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(yīng)。磁場主要影響電子的運(yùn)動特征，可促使位錯(cuò)原子與障礙物原子間的電子對由反向自旋轉(zhuǎn)變?yōu)橥蜃孕?，原子間結(jié)合的化學(xué)鍵減弱甚至被打破，原子活動性增強(qiáng)，有利于自身的遷移、重新