5A02鋁合金在極端變形條件下的微結構演變.pdf

1、現(xiàn)代制造技術使得材料與結構的輕量化成為新型結構的設計主流。鋁合金是一種輕型金屬材料，廣泛應用于航天航空、汽車、船舶等制造領域。目前，新型高速成形技術已成為鋁合金工業(yè)制造的重要加工方法，但由此帶來的高應變率、大應變、無接觸加載等加工條件勢必影響鋁合金的微觀組織結構及成形件力學性能?；谏鲜鲅芯勘尘?，本文擬以5A02鋁合金為研究對象，采用準靜態(tài)、霍普金森壓桿研究大應變對該鋁合金的微觀組織結構的影響；基于電磁成形技術，通過特殊實驗設計，研究高

2、應變率條件下，電磁力、機械力加載方式對鋁合金塑性變形機制的影響。最后對塑性變形獲得的不同微觀組織結構樣品進行性能測試。主要發(fā)現(xiàn)如下：
　　首先，本文分別采用萬能力學試驗機、霍普金森壓桿進行準靜態(tài)及動態(tài)加載實驗。對獲得的具有相同塑性應變的樣品，進行織構（EBS D）及透射電鏡（TEM）分析，研究大應變對材料織構及微觀組織結構的影響。結果發(fā)現(xiàn)：準靜態(tài)及動態(tài)加載條件下，當應變低于0.6時，變形鋁合金的微觀組織結構全部為位錯組態(tài)；但當應變

3、增加至0.85時，在其微觀組織中發(fā)現(xiàn)了納米孿晶結構。本文根據(jù)納米孿晶的形成機理，對粗晶鋁合金中出現(xiàn)納米孿晶這一現(xiàn)象進行了解釋，納米孿晶在應力集中區(qū)域由多層錯的相互疊加形成。
　　考慮到電磁驅(qū)動（無接觸）與傳統(tǒng)機械驅(qū)動高速變形具有完全不同的加載方式，這可能會帶來不同的變形機制及微觀組織結構演變。針對這一科學問題，本文在前期研究基礎上，進一步研究了電磁、機械驅(qū)動對5A02鋁合金變形機理的影響。結果發(fā)現(xiàn)：電磁驅(qū)動高速變形鋁合金同時具有銅

4、型織構和黃銅型織構，而機械驅(qū)動高速變形鋁合金樣品中銅型織構消失，這表明電磁驅(qū)動試樣變形發(fā)生大量交滑移，而機械驅(qū)動沒有發(fā)生大量交滑移。透射電鏡結果發(fā)現(xiàn)，電磁驅(qū)動高速變形樣品的微結構以位錯胞狀結構為主，表現(xiàn)為波滑移機制，而機械驅(qū)動高速變形樣品的微結構位錯墻結構為主，表現(xiàn)為平面滑移機制。針對上述現(xiàn)象，本文根據(jù)短程有序結構（SRO）理論與晶體滑移系開動原理進行理論分析。材料內(nèi)部偏聚的 SRO結構阻礙位錯運動造成機械驅(qū)動高速變形樣品以平面滑移為主

5、，而電磁力開動更多滑移系致使電磁驅(qū)動高速變形樣品發(fā)生波滑移。
　　對電磁、機械驅(qū)動高速變形獲得的具有不同微觀組織結構的鋁合金樣品，本文進一步分析了微觀組織結構對成形件性能的影響。如采用微壓痕測試儀進行硬度測試，結果發(fā)現(xiàn)，與未變形樣品相比，高速變形樣品發(fā)生了加工硬化，但電磁、機械驅(qū)動樣品的硬度值差異較小。采用電化學實驗進行腐蝕測試，電磁、機械驅(qū)動樣品的點蝕電位與原始樣品相當，兩種試樣都具有較好的腐蝕性能。針對以上結果，本文從微觀結構