【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu合金作為新一代的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁合金材料,具有高強(qiáng)度、高韌性、良好的擴(kuò)散性、密度小以及具有巨大的減重潛能,因此在兵工器械、航空航天、核工業(yè)、艦艇及橋梁等領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用。被認(rèn)為是最有可能代替鋼、鐵的有色金屬材料。本文采用一種新型的Al-Zn-Mg-Cu合金(7A60),在不同的工藝參數(shù)下(變形溫度、變形道次)對Al-Zn-Mg-Cu合金進(jìn)行等徑角擠壓(ECAP)實(shí)驗(yàn)。采用多種分析測試方法(OM、SEM、TEM、XRD)和相關(guān)的理論計(jì)算,對不同變形條件下Al-Zn-Mg-Cu合金微觀組織演變以及力學(xué)性能機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果表明:等徑角擠壓變形對晶粒細(xì)化效果明顯,從初始態(tài)的9.86μm細(xì)化到4道次1μm左右,位錯密度顯著增加,合金的各向異性減弱,組織均勻性增強(qiáng)。Al-Zn-Mg-Cu合金中最主要的多元合金相為?(MgZn_2)相,隨著變形道次的增加組織內(nèi)較為細(xì)小的析出相粗化,從初始態(tài)的53nm粗化到4道次的410nm。隨著變形量的增加,第二相回溶到鋁基體內(nèi)部形成過飽和固溶體,基體內(nèi)部空位濃度增大,1道次等徑角擠壓變形后組織內(nèi)的空位濃度達(dá)到合金熔點(diǎn)時的濃度,同時基體內(nèi)部產(chǎn)生了很多位錯等缺陷。第二相溶質(zhì)原子易于與空位結(jié)合形成空位-溶質(zhì)原子復(fù)合體,在基體內(nèi)部擴(kuò)散,并在晶界和位錯處偏聚,形成較為粗大的第二相。此外對變形試樣開展室溫下力學(xué)性能測試,研究等徑角擠壓變形工藝參數(shù)對Al-Zn-Mg-Cu合金抗拉強(qiáng)度以及延伸率的影響規(guī)律,同時采用掃描電子顯微鏡(SEM)對斷口進(jìn)行掃描,以研究其斷裂機(jī)理。結(jié)果表明:等徑角擠壓變形后合金的力學(xué)性能大幅度提高,初始態(tài)強(qiáng)度為280MPa,等徑角擠壓變形后最高抗拉強(qiáng)度達(dá)到395MPa,增長幅度達(dá)到41%。初始態(tài)合金的延伸率為0.24,等徑角擠壓變形后最高延伸率為0.28,增長幅度達(dá)到16.6%。采用Hall-Petch公式等對合金強(qiáng)化進(jìn)行定量計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明:細(xì)晶強(qiáng)化和位錯強(qiáng)化隨著變形道次的增加而增大,但在整個強(qiáng)化作用中所占比例不大,彌散強(qiáng)化對于合金的強(qiáng)化起到主導(dǎo)作用。對等徑角擠壓變形后經(jīng)過T6處理的試樣進(jìn)行抗應(yīng)力腐蝕性能測試,通過開路電位、極化曲線以及阻抗圖譜等分析不同變形參數(shù)(變形溫度、變形道次)對合金抗應(yīng)力腐蝕性能的影響。分析表明隨著變形道次的增加,合金的抗應(yīng)力腐蝕性能提高;隨著變形溫度的降低,合金的抗應(yīng)力腐蝕性能降低。
【圖文】：

圖 1.1 ECAP 原理示意圖Fig 1.1 Illustration diagram of ECAP process角擠壓影響因素徑角擠壓工藝簡單而且成本較低，可以制備超細(xì)晶材料，前景的大塑性變形方法。該方法是蘇聯(lián)科學(xué)家 Segal 在上一種變形方法。ECAP 變形工藝可以在不改變材料截面的剪切變形的方式來獲得亞微米以及納米晶材料。徑角擠壓工藝的因素很多，剪切變形量與擠壓道次 N、模 ψ 大小的關(guān)系如下式所示[40]：多道次擠壓后產(chǎn)生的應(yīng)變；N——擠壓道次；φ——模具通通道在外邊界間連接弧所對應(yīng)的夾角。路徑

圖 1.2 不同 ECAP 路徑 A、BA、BC、CFig 1.2 Different ECAP routes壓道次應(yīng)變累積公式可以看出隨著變形道次的增加，晶粒細(xì)化鋁時發(fā)現(xiàn)，四道次后晶粒從 1mm 細(xì)化到 1.3μm。Chan明四道次 ECAP 后，晶粒細(xì)化到 0.8μm 左右，隨著變形晶粒細(xì)化不明顯，但晶粒取向差會隨著變形道次的增壓溫度對 ECAP 變形過程中晶粒細(xì)化具有較大影響，根據(jù)熱，原子動能增加，位錯活動能力增強(qiáng)，晶粒易發(fā)生回復(fù)和的長大。Kim 等學(xué)者對 ECAP 后純鈦進(jìn)行研究表明，在，晶粒細(xì)化且組織較為均勻，，隨著變形溫度的增大，晶應(yīng)明顯。壓速率BONPB 等學(xué)者研究表明擠壓速率對晶粒細(xì)化效果影響
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG178

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本文編號：2710742