機械-電磁驅(qū)動高速變形下鋁合金微結(jié)構(gòu)演變研究.pdf

1、近年來，結(jié)構(gòu)輕量化的要求使得以鋁合金為代表的輕質(zhì)材料在加工制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著成形制造技術(shù)的快速發(fā)展，人們對鋁合金的成形能力及服役性能提出了更高的要求。大量研究表明，高速變形條件可有效提高鋁合金的成形能力。電磁成形是一種利用電磁力作用，無接觸驅(qū)動坯料發(fā)生高速塑性變形的新技術(shù)，在提高鋁合金成形能力方面發(fā)揮巨大作用。但電磁驅(qū)動高速成形條件下，鋁合金微結(jié)構(gòu)究竟發(fā)生怎樣的變化？且這種微結(jié)構(gòu)變化與常規(guī)高速成形相比又存在哪些區(qū)別？目前尚不清晰

2、。本研究擬通過系統(tǒng)研究鋁合金在機械驅(qū)動高速變形和電磁驅(qū)動高速變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，揭示鋁合金在上述兩種不同高速變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變差異及機理。
　　本文以汽車及航空航天用典型鋁合金作為研究對象，首先采用霍普金森（Hopkinson）桿對AA7055鋁合金進行高應(yīng)變率條件下的動態(tài)壓縮測試，并與采用萬能材料試驗機進行的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮進行對比。采用透射電子顯微鏡（TEM）對上述兩種加載條件下的變形試樣進行微結(jié)構(gòu)表征，發(fā)現(xiàn)動—靜態(tài)加載

3、條件下變形的鋁合金中形成了不同特征的位錯胞形態(tài)，且動態(tài)變形鋁合金中存在絕熱剪切帶及動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。對上述現(xiàn)象，根據(jù)位錯胞形成模型，并結(jié)合位錯動力學(xué)理論進行了詳細(xì)分析。
　　其次，為了揭示電磁驅(qū)動高速變形與機械驅(qū)動高速變形下鋁合金微結(jié)構(gòu)演變差異，本文通過添加/不添加驅(qū)動片方式設(shè)計出一組機械—電磁驅(qū)動高速變形實驗；采用ASAME應(yīng)變分析軟件表征5052鋁合金在兩種條件下變形件的應(yīng)變分布及成形極限；采用電子背散射衍射（EBSD）及TEM

4、對變形鋁合金樣品的微結(jié)構(gòu)進行表征。結(jié)果表明電磁-機械驅(qū)動高速變形下鋁合金具有相似的應(yīng)變分布和取向分布，但存在完全不同的位錯組態(tài)，即電磁驅(qū)動高速變形下，其位錯特征主要為位錯胞與地毯式位錯結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出波滑移塑性變形機制；而機械驅(qū)動高速變形下，鋁合金微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)平行分布的位錯組態(tài)，表現(xiàn)出平面滑移塑性變形機制。采用ANSYS模擬軟件對電磁驅(qū)動高速變形過程中的渦流分布及溫度場進行了數(shù)值模擬，并結(jié)合兩種加載模式下鋁合金樣品的受力狀態(tài)建立了位錯形核與滑