金屬及合金的高溫流變行為及動(dòng)態(tài)組織演變機(jī)制一直是金屬熱變形研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題,也是制定熱變形加工工藝及組織調(diào)控的理論依據(jù)。熱拉伸、熱壓縮和熱扭轉(zhuǎn)等熱-力物理模擬技術(shù)是研究上述問(wèn)題中廣泛采用的實(shí)驗(yàn)方法。然而,這些方法不能滿足對(duì)某些實(shí)際加工過(guò)程中復(fù)合應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)物理模擬的需要。本文以7050鋁合金和Fe-38Mn合金作為典型模型材料,采用一種新型“壓剪試樣”進(jìn)行熱物理模擬。在詳細(xì)了解熱壓剪變形規(guī)律的前提下,探討兩種金屬的熱壓剪流變行為及動(dòng)態(tài)組織演變機(jī)制。同時(shí),在上述研究基礎(chǔ)上,探究攪拌摩擦加工中的多向剪切變形對(duì)組織細(xì)化的影響,進(jìn)而揭示攪拌摩擦加工中的組織演化機(jī)制。對(duì)熱壓剪變形的數(shù)值模擬研究表明:變形主要集中在試樣窄縫區(qū),且中心區(qū)域變形均勻,窄縫與圓柱端過(guò)渡區(qū)存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。變形初期以軸向壓縮變形為主,變形中期,由于剪切變形的急劇增加,變形轉(zhuǎn)為壓縮變形與剪切變形同時(shí)存在的復(fù)合變形,而變形后期,由于軸向壓縮變形達(dá)到極限,變形主要以剪切變形為主。對(duì)熱變形激活能研究表明:7050鋁合金熱變形激活能隨著變形溫度和應(yīng)變速率的升高而降低,且其熱變形激活能高于單軸變形方式下的熱變形激活能。同時(shí),基于經(jīng)典及優(yōu)化的雙曲正弦關(guān)系構(gòu)建了兩種模型材料的本構(gòu)方程,并證實(shí)優(yōu)化的雙曲正弦關(guān)系更適合于分析熱壓剪變形。對(duì)7050鋁合金熱壓剪流變行為及動(dòng)態(tài)組織演變機(jī)制的研究表明:7050鋁合金熱壓剪變形流變行為,因變形中期的壓縮-剪切復(fù)合變形作用曲線出現(xiàn)“平臺(tái)”,而變形后期在剪切局域化影響下呈下降趨勢(shì)。7050鋁合金熱壓剪變形組織以典型的剪切帶為特征,且其動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是具有幾何特征的連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。同時(shí),隨著變形溫度和應(yīng)變速率的提高,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度提高。對(duì)Fe-38Mn合金熱壓剪流變行為及動(dòng)態(tài)組織演變機(jī)制的研究表明:Fe-38Mn合金熱壓剪流變行為表現(xiàn)為持續(xù)加工硬化特征,大應(yīng)變復(fù)合變形誘導(dǎo)產(chǎn)生孿晶與位錯(cuò)的相互作用,導(dǎo)致加工硬化率提高。Fe-38Mn合金熱壓剪變形的動(dòng)態(tài)組織演變機(jī)制包括動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制、微剪切帶機(jī)制和孿生機(jī)制。同時(shí),在強(qiáng)烈的剪切變形作用下,特殊的“臺(tái)階”結(jié)構(gòu)孿晶界及形變孿晶為組織細(xì)化提供有利條件。此外,對(duì)Fe-38Mn合金熱壓剪物理模擬組織和實(shí)際攪拌摩擦加工組織進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),Fe-38Mn合金攪拌摩擦加工的組織細(xì)化是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制與孿生機(jī)制共同作用的結(jié)果。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.21;TG141;TG306
【部分圖文】：

圖 1-1 金屬傳統(tǒng)熱變形典型流變曲線示意圖ematic representation of the typical flow curves of the metals during traddeformation.變曲線變化特征(或流變行為)可作為金屬熱變形過(guò)程中加工判據(jù)，但金屬在熱變形過(guò)程中組織到底發(fā)生了何種變化，進(jìn)行驗(yàn)證，從而明確金屬在熱變形過(guò)程中的組織演變過(guò)程何種組織或機(jī)制導(dǎo)致金屬發(fā)生加工硬化，又是何種組織或動(dòng)態(tài)軟化中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶又有什么特殊性等科學(xué)問(wèn)題。這也之一。熱變形過(guò)程中的再結(jié)晶機(jī)制0 年開(kāi)始，通過(guò)熱機(jī)械過(guò)程對(duì)顯微結(jié)構(gòu)調(diào)控和晶粒細(xì)化的方具工程意義和科學(xué)價(jià)值[84]。對(duì)于晶粒/組織細(xì)化，最成熟的

第 1 章 緒 論- 9 -圖1-2 金屬熱變形dDRX晶�！肮觥毙魏说湫徒M織特征[93-95](a)銅在450 ℃, 10-3s-1壓縮，應(yīng)變?yōu)?.2的取向成像圖，其中黑色線、灰色線和黃色線分別代表大角度晶界、小角度晶界和孿晶界[93](b)奧氏體鋼800H合金在1100 ℃, 10-1s-1壓縮，應(yīng)變?yōu)?.21的TEM組織照片[94](c)“項(xiàng)鏈狀”組織[95]Fig. 1-2 Typical microstructure characteristics of dDRX grains nucleated at grain boundaries bybulging during hot deformation of metals[93-95]:(a) Orientation imaging microscopy (OIM) map of copper compressed with strain of 0.2 at 450 ℃, 10-3s-1, therein black, grey and yellow lines represent high angle grain boundaries, low angle grainboundaries and twin boundaries, respectively[93](b) TEM map of austenitic steel “Alloy 800H” compressed with strain of 0.21 at 1100 ℃, 10-1s-1[94](c) Necklace-like microstructure[95]但是，對(duì)于高層錯(cuò)能金屬，通過(guò)提高傳統(tǒng)熱變形中的應(yīng)變速率或采用非傳統(tǒng)熱(c)(a)(b)

第 1 章 緒 論出現(xiàn)“項(xiàng)鏈狀”組織特征并不能作為判斷是否出現(xiàn)dDRX的依據(jù)，還需根據(jù)合金體系及變形條件進(jìn)行詳細(xì)分析。此外，cDRX機(jī)制的熱變形過(guò)程中，cDRX組織形成過(guò)程與加工硬化過(guò)程同時(shí)存在，相互競(jìng)爭(zhēng)保持平衡狀態(tài)，因此流變曲線多為動(dòng)態(tài)回復(fù)型或不明顯的單峰動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型[83, 110-113]，但組織已發(fā)生明顯細(xì)化。所以，流變行為只能作為金屬熱變形硬化/軟化機(jī)制的簡(jiǎn)單判據(jù)，確切的硬化/軟化機(jī)制還需通過(guò)對(duì)微觀組織進(jìn)行分析后確定。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒初始晶界

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 周劍秋;葉志雄;邱奇;江娥;;溫度與應(yīng)變率對(duì)Cu70Zn30孿晶變形的影響[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

2 李華英;丁樺;李昊澤;邱春林;;兩種不同層錯(cuò)能TWIP鋼的變形行為及組織演變[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2012年03期

3 周朝輝,曹海橋,吉衛(wèi),何大鈞,王孝培;DEFORM有限元分析系統(tǒng)軟件及其應(yīng)用[J];熱加工工藝;2003年04期

4 林新波;DEFORM-2D和DEFORM-3DCAE軟件在模擬金屬塑性變形過(guò)程中的應(yīng)用[J];模具技術(shù);2000年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙鵬鐸;分離式霍普金森壓剪桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉磊;高強(qiáng)鋁合金壓剪復(fù)合熱變形行為研究[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2826967