塊體納米鋁合金的微觀組織演變與力學性能.pdf

1、本文采用低溫(液氮)球磨法制備納米晶7XXX系鋁合金粉末，然后采用真空熱壓和熱擠壓致密化成形，從而成功獲得塊體納米晶鋁合金。以低溫球磨(前者)和低溫球磨后再經(jīng)室溫高能球磨(后者)所得兩種納米晶粉末在致密化成形各個階段的對比為線索，采用金相、SEM、XRD、TEM等分析測試方法對納米晶粉末及其在成形各個階段中的微觀組織演變進行了分析和研究，對制備出的塊體納米晶鋁合金的力學性能和變形行為特征做了初步的分析和討論。 采用自行研制的低溫

2、球磨設備成功制得納米晶鋁合金粉末，X射線衍射法測量計算表明，粉末的平均晶粒尺寸為48nm。粉末在300℃、400℃和500℃分別真空保溫1h后，TEM觀察發(fā)現(xiàn)其晶粒大小仍在100nm水平，這表明該粉末具有良好的熱穩(wěn)定性。低溫球磨納米晶粉末經(jīng)過高能球磨處理，可實現(xiàn)晶粒完全納米化、粉末致密化以及粉末顆粒形貌與粒度分布的優(yōu)化。 采用真空熱壓方法成功地將兩種納米晶粉末成形為納米晶塊體，兩者致密度都比較高，但含有少量微孔洞，其中的析出相全

3、部是MgZn2相。TEM觀察表明，前者晶粒尺度多數(shù)在50～200nm范圍，而后者晶粒更加細小而均勻，多數(shù)在100nm以下。 兩種熱壓態(tài)納米晶塊體熱擠壓后致密性良好，無明顯裂紋和孔洞存在，顯微組織細小，粉末之間結合良好，其中后者致密度更高，組織更加細小。前者多數(shù)晶粒大小在200～300nm范圍，而后者則在100～300nm范圍。兩者析出相均主要為MgZn2相，其中前者還存在少量的CuAl2和Al2CuMg相。前者存在較多Cu偏聚區(qū)

4、和少量富Cu或富Zn的晶?；虻诙?，而后者不存在Cu偏聚區(qū)，多數(shù)晶粒為α-Al固溶體晶粒。 擠壓態(tài)納米晶塊體拉伸試驗結果表明，前者的σb在370～400MPa范圍，σ0.2在300MPa左右，δ為9～13％，ψ為13～22％，斷口呈韌性斷裂特征；后者的σb和σ0.2分別比前者提高約150～200MPa和200～250MPa，但δ下降到4％左右，斷口呈脆性斷裂特征。兩者對比表明，室溫高能球磨處理可以提高擠壓態(tài)納米晶塊體的強度，但不

5、利于塑性。 T6熱處理后，后者產(chǎn)生了嚴重的裂紋和孔洞，而前者形成的微裂紋和孔洞不明顯。拉伸試驗結果表明，前者的σb和σ0.2分別比擠壓態(tài)提高約280～330MPa和320～400MPa，但δ和ψ分別下降到3～4％和3～6％，斷口呈局部韌性斷裂和脆性斷裂相混合的特征；后者強度提高不大，塑性很差，拉伸斷口上存在大量裂紋和空洞。 低溫球磨納米晶純鋁試驗表明：與原始粉末成形所得試樣相比，納米晶粉末成形所得試樣的強度提高約60％，