【摘要】：Al-Mg合金由于耐蝕性好、力學(xué)性能優(yōu)良、成型加工性能良好等特點(diǎn),在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技進(jìn)步與現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,對(duì)Al-Mg合金的強(qiáng)度也提出了更高的要求。大塑性變形(SPD)技術(shù)是細(xì)化晶粒的有效方法,其中高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)技術(shù)的細(xì)化晶粒能力最強(qiáng),可將塊體金屬材料的晶粒直接細(xì)化至納米級(jí),并在基體中引入高密度的晶體缺陷,從而使合金的強(qiáng)度、硬度顯著提高。然而,超細(xì)晶/納米晶材料由于內(nèi)部存在較高的熱焓量,在受熱時(shí)容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn),從而失去優(yōu)異的機(jī)械性能或理化性能。因此,研究高壓扭轉(zhuǎn)Al-Mg合金的微觀結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性具有重要的實(shí)際意義。本文以商業(yè)純鋁、三種二元Al-Mg合金和一種商用AA5182合金為研究對(duì)象,利用高壓扭轉(zhuǎn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行塑性變形,結(jié)合金相顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和高分辨透射電鏡(HRTEM)等方法,對(duì)HPT純鋁和Al-Mg合金的微觀結(jié)構(gòu)與顯微硬度進(jìn)行了研究。利用HRTEM對(duì)HPT純鋁和Al-Mg合金中的位錯(cuò)滑移、位錯(cuò)鎖、特殊納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。通過等溫退火與等時(shí)退火實(shí)驗(yàn),結(jié)合XRD、TEM、顯微硬度等分析測(cè)試手段,研究了HPT Al-Mg合金的熱穩(wěn)定性。所得結(jié)果總結(jié)如下:(1)高壓扭轉(zhuǎn)變形顯著細(xì)化了純鋁和Al-Mg合金的晶粒,并在基體中引入了高密度的位錯(cuò)、層錯(cuò)等晶體缺陷。TEM分析表明,隨著Mg含量從0增加至4.1%,HPT合金的晶粒尺寸由374 nm逐漸減小至84 nm。HPT純鋁和Al-Mg合金中的位錯(cuò)經(jīng)常以位錯(cuò)線、位錯(cuò)墻和位錯(cuò)胞的形態(tài)出現(xiàn),且隨著Mg含量的增加,位錯(cuò)密度逐漸增大,XRD測(cè)得HPT Al-Mg合金中的位錯(cuò)密度為1014m-2量級(jí),而HRTEM測(cè)得其局部位錯(cuò)密度高達(dá)1017m-2。通過HRTEM在HPT Al-Mg合金中觀察到寬度為5~15 nm、局部密度為1015 m-2的層錯(cuò),證明了在HPT Al-Mg合金中,存在由晶界發(fā)射不全位錯(cuò)而形成層錯(cuò)的變形機(jī)制。(2)高壓扭轉(zhuǎn)變形顯著提高了純鋁和Al-Mg合金的硬度,HPT純鋁和Al-Mg合金試樣的硬度約為未變形試樣的2~4倍,且隨著Mg含量的增加,HPT Al-Mg合金硬度逐漸升高。(3)通過HRTEM在HPT純鋁和AA5182合金的{001}晶面上觀察到局部高密度的位錯(cuò),表明在高壓扭轉(zhuǎn)過程中發(fā)生了位錯(cuò)的{001}面滑移。HRTEM分析表明HPT純鋁中同時(shí)存在70.53°的1/6110型L-C位錯(cuò)鎖和109.47°的1/3110型位錯(cuò)鎖。高壓扭轉(zhuǎn)變形在基體中引入高密度的晶體缺陷,使晶體產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)排面,迫使位錯(cuò)鎖沿著(001)立方體平面的110方向運(yùn)動(dòng),從而發(fā)動(dòng)了位錯(cuò)的{001}面滑移。同時(shí),利用HRTEM觀察到HPT AA5182合金中存在密度極高的六邊形特殊納米結(jié)構(gòu),結(jié)合Yamakov等的分子動(dòng)力學(xué)模擬,提出了這種特殊納米結(jié)構(gòu)的形成過程。(4)等時(shí)退火和等溫退火研究表明,溫度是影響HPT Al-Mg合金再結(jié)晶與晶粒長(zhǎng)大的最關(guān)鍵因素,而退火溫度和退火時(shí)間對(duì)HPT Al-Mg合金的回復(fù)過程均有重要的決定性作用,且隨著Mg含量升高,HPT Al-Mg合金的熱穩(wěn)定性逐漸降低。隨著退火溫度的升高,HPT Al-Mg合金依次發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大,晶粒尺寸逐漸增大,硬度逐漸降低。隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng),合金的晶粒尺寸逐漸增大,顯微硬度逐漸降低,但硬度下降的速度逐漸減小。(5)HPT AA5182合金在195°C退火30 min后出現(xiàn)退火強(qiáng)化現(xiàn)象,合金硬度從195 HV升高至197 HV,退火強(qiáng)化的機(jī)理為晶界位錯(cuò)源抑制強(qiáng)化,該現(xiàn)象與退火溫度和應(yīng)變累積量密切相關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2447258