不同應(yīng)力狀態(tài)下2024鋁合金板的流變行為和微觀組織演化行為研究.pdf

1、塑性成形過(guò)程中，零件各個(gè)成形部位的應(yīng)力狀態(tài)不一樣。應(yīng)力狀態(tài)的不同會(huì)導(dǎo)致各部位流變行為和微觀組織演化行為出現(xiàn)不同。研究不同應(yīng)力狀態(tài)下的流變行為和微觀組織演化行為有助于改進(jìn)成形工藝和控制成形質(zhì)量。本文針對(duì)2024鋁合金軋制板材，采用基本力學(xué)性能試驗(yàn)和金相觀察試驗(yàn)研究不同應(yīng)力狀態(tài)下的流變行為和微觀組織演化行為，主要內(nèi)容如下：
　　首先利用Zwick/Roell Z020電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)2024鋁合金軋制板材沿軋制方向進(jìn)行高溫拉伸和壓

2、縮試驗(yàn)，分析和研究在不同應(yīng)力狀態(tài)下的流變行為。結(jié)果表明，相同條件下拉伸應(yīng)力大于壓縮應(yīng)力。在低溫階段，應(yīng)變速率對(duì)拉伸流變應(yīng)力的影響更大，而高溫階段，應(yīng)變速率對(duì)壓縮流變應(yīng)力的影響更大。
　　基于拉伸和壓縮試驗(yàn)結(jié)果分別建立了兩種應(yīng)力狀態(tài)下的本構(gòu)方程。結(jié)果表明拉伸熱變形激活能小于壓縮熱變形激活能，這與材料內(nèi)部微觀組織演化有關(guān)，壓縮變形過(guò)程中因?yàn)榘l(fā)生再結(jié)晶需要更多的能量。
　　基于Prasad所提出的功率耗散準(zhǔn)則和失穩(wěn)準(zhǔn)則分別建立了拉

3、伸和壓縮應(yīng)力狀態(tài)下的熱加工圖。結(jié)果表明在拉伸和壓縮變形條件下，失穩(wěn)區(qū)都出現(xiàn)在高溫高應(yīng)變速率區(qū)域，功率耗散率最大值都出現(xiàn)在高溫低應(yīng)變速率區(qū)域，這說(shuō)明高溫低應(yīng)變速率有利于材料的加工。并且拉伸條件下的功率耗散率小于壓縮條件，說(shuō)明壓縮應(yīng)力狀態(tài)下更容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。
　　為研究熱拉伸和熱壓縮變形條件下2024鋁合金的微觀組織演化情況，對(duì)拉伸和壓縮變形之后的試樣進(jìn)行金相觀察和EBSD觀察。EBSD觀察結(jié)果顯示功率耗散系數(shù)峰值區(qū)域，即溫度為4

4、50℃，應(yīng)變速率為0.001s-1條件下，拉伸未發(fā)現(xiàn)明顯再結(jié)晶現(xiàn)象，僅出現(xiàn)少數(shù)小角度晶界；壓縮試樣中發(fā)現(xiàn)了有明顯再結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒內(nèi)部小角度晶界遍布整個(gè)區(qū)域。不同應(yīng)力狀態(tài)下的不同組織演化情況可以歸結(jié)于不同的晶界運(yùn)動(dòng)，包括晶界遷移、晶界滑移和小角度晶界向大角度晶界的轉(zhuǎn)化。
　　基于金相觀察得到的晶粒尺寸信息分別建立了拉伸和壓縮應(yīng)力狀態(tài)下的晶粒尺寸模型。由于壓縮應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生較充分的再結(jié)晶，能獲得足夠多的再結(jié)晶晶粒尺寸信息，所以壓縮晶粒