發(fā)布時(shí)間：2018-01-17 18:32

  本文關(guān)鍵詞：鑄軋7075鋁合金的變形行為及其組織演變的研究　出處：《山東大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：鋁合金不僅具有密度低、耐腐蝕性好、導(dǎo)電及導(dǎo)熱性好、易于機(jī)械加工及回收利用方便等優(yōu)良特性,而且還可以通過(guò)固溶強(qiáng)化、應(yīng)變強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等手段大幅度地提高鋁合金的強(qiáng)度。作為輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料,鋁及鋁合金因具有一系列優(yōu)異特性,在汽車(chē)、航空航天、國(guó)防軍工、消費(fèi)電子等工業(yè)領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。特別是在當(dāng)前全世界各國(guó)家和地區(qū)面臨人口增加壓力,不可再生資源枯竭和生態(tài)環(huán)境日益惡化等嚴(yán)峻形勢(shì)下,制備和開(kāi)發(fā)兼具高強(qiáng)度、高延伸率等優(yōu)良綜合性能的鋁合金,同時(shí)簡(jiǎn)化工藝流程、降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率,成為國(guó)內(nèi)外今后鋁合金研究和開(kāi)發(fā)的主要方向。本文主要是針對(duì)高強(qiáng)鋁合金傳統(tǒng)薄板制備工藝的生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、能源消耗大、制備難度大、組成相復(fù)雜、易于開(kāi)裂、成材率低、價(jià)格昂貴及塑性加工能力差等問(wèn)題,采用雙輥鑄軋技術(shù)制備了高強(qiáng)度鋁合金條帶,近終形、短流程地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序,縮短了生產(chǎn)周期,降低了生產(chǎn)成本；利用雙輥鑄軋快速的冷卻速度,細(xì)化了坯料顯微組織及第二相顆粒尺寸,減少了成分偏析并提高組織均勻性,有效地改善鋁合金的塑性加工性能；建立了反映材料流變行為的本構(gòu)模型并構(gòu)建了合金的熱加工圖,系統(tǒng)地研究了合金在壓縮變形中的流變行為和顯微組織演變特征；通過(guò)軋制工藝參數(shù)的優(yōu)化,調(diào)控合金組織,改善其綜合力學(xué)性能：系統(tǒng)地研究了第二相粒子分布對(duì)合金的高溫變形時(shí)微觀組織演變和變形行為的影響,揭示了雙輥鑄軋合金中第二相顆粒激發(fā)形核機(jī)制,為鋁合金薄板的制備及組織和性能的控制奠定了實(shí)驗(yàn)及理論基礎(chǔ)。本文采用雙輥鑄軋技術(shù)成功制備了高強(qiáng)度7075鋁合金條帶,條帶寬度為1 50mm,厚度為4.5mm,并確定了鑄軋溫度為680℃、軋輥轉(zhuǎn)速為5rpm、軋輥間縫距為4mm的鑄軋工藝參數(shù)。在鑄軋過(guò)程中條帶表層與帶有水冷卻裝置的軋輥直接接觸,快速的冷卻速度使7075合金鑄軋條帶組織呈樹(shù)枝晶且二次枝晶臂間距較小,同時(shí)細(xì)化合金中第二相粒子尺寸,改善了第二相的分布均勻性,可以有效地提高合金的塑性成形能力。同時(shí),本文通過(guò)雙曲正弦本構(gòu)關(guān)系方程建立了雙輥鑄軋7075合金條帶熱變形的的本構(gòu)模型；采用多步回歸模型預(yù)測(cè)了7075合金的高溫流變應(yīng)力,其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好；在構(gòu)建的加工圖安全區(qū)域內(nèi),峰值功率耗散效率達(dá)到32%,其顯微組織為完全再結(jié)晶組織,組織內(nèi)晶粒細(xì)小而均勻。加工圖流變失穩(wěn)區(qū)的試樣表面部位晶粒粗大且被拉長(zhǎng),而中心部位為再結(jié)晶組織,試樣整體變形不均勻；研究了溫軋工藝對(duì)7075合金組織和性能的影響,結(jié)合熱加工圖確定了7075合金的最佳溫軋變形工藝條件為：663K-723K, 0.01s-1-0.1s-1。在此條件下軋制獲得的薄帶組織發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,晶粒細(xì)小組織均勻,有利于后續(xù)的再加工成形。此外,本文基于鑄軋7075合金進(jìn)行后續(xù)的溫軋、冷軋后得到1mm厚的薄板。通過(guò)熱拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建了7075合金薄板的本構(gòu)關(guān)系方程,并充分考慮了變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)本構(gòu)參數(shù)的影響,進(jìn)而對(duì)原始本構(gòu)關(guān)系模型進(jìn)行了優(yōu)化；合金在773K,0.001s-1時(shí)取得最大延伸率為235%,并且在相對(duì)較高的應(yīng)變速率0.005s-l時(shí),延伸率可以達(dá)到200%,此時(shí)高溫拉伸組織內(nèi)出現(xiàn)再結(jié)晶的細(xì)小晶粒以及大角度晶界,有利于合金的均勻變形和晶界滑移,從而使合金表現(xiàn)出良好的塑性加工能力。最后,本文系統(tǒng)地研究了第二相分布對(duì)合金微觀組織演變和變形行為的影響。雙輥鑄軋的快速冷卻速度使TRC7075合金中第二相尺寸細(xì)小(～1μm)且分布均勻,采用傳統(tǒng)鑄造軋制工藝制備的PMC7075合金中包含粗大(5μm)的硬脆相和極小(～0.1μm)的沉淀析出相；TRC7075合金中的第二相可以激發(fā)再結(jié)晶形核,促進(jìn)再結(jié)晶的發(fā)生,織構(gòu)以旋轉(zhuǎn)再結(jié)晶組分為主,有利于提高合金在高溫變形時(shí)的塑性和延伸率。PMC7075合金中尺寸約為0.1μm的粒子呈彌散分布,抑制了再結(jié)晶的發(fā)生,變形后呈現(xiàn)部分再結(jié)晶組織,其織構(gòu)組分中變形織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)共存,導(dǎo)致了變形不均勻,同時(shí)粗大的第二相粒子易在粒子內(nèi)部和粒子與基體交界面處形成裂紋源,導(dǎo)致斷裂的發(fā)生,降低了合金的加工塑性。
[Abstract]:In this paper , the effects of high strength and high elongation on microstructure evolution and microstructure evolution of aluminum alloy are studied by means of two - roll casting and rolling technology . In this paper , the influence of the deformation temperature and strain rate on the microstructure and properties of the alloy is studied . and the processing plasticity of the alloy is reduced .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21;TG335.9
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本文編號(hào)：1437485