新型快速BHR型7A75鋁合金熱變形本構(gòu)模型研究
發(fā)布時間：2021-08-15 07:16
研究了一種新型快速時效響應(yīng)7A75鋁合金的熱變形本構(gòu)模型及其熱變形過程中的微觀組織演變規(guī)律。通過Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了單道次熱壓縮實(shí)驗(yàn),利用金相顯微鏡和透射電鏡觀察進(jìn)行了合金的微觀組織表征。結(jié)果表明,鑄態(tài)7A75鋁合金的平均晶粒尺寸約為165μm,均勻化處理后,基體平均晶粒尺寸約為220μm。同一變形溫度下,流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大;同一應(yīng)變速率下,流變應(yīng)力隨變形溫度的增加而降低。由構(gòu)建的全應(yīng)變本構(gòu)模型獲得的流變應(yīng)力預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的相關(guān)系數(shù)為0.993,相對誤差為2.85%,一致性良好。高的應(yīng)變速率和低的變形溫度抑制了再結(jié)晶的發(fā)生和再結(jié)晶晶粒的長大。在應(yīng)變速率為0.01 s-1,變形溫度為390和430℃時,通過形變誘導(dǎo)析出機(jī)制,析出部分尺寸為100～200 nm的第二相粒子,有效地釘扎了晶界。
【文章來源】：塑性工程學(xué)報. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【圖文】：
金相顯微組織
圖4為應(yīng)變速率為0.01 s-1時，在不同變形溫度下變形后的金相組織。可以看出，在較低的變形溫度(350和390℃)下，均勻化后的等軸狀晶粒被壓扁，冷卻到室溫后仍保留著變形組織，未發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶組織。在350℃下，由于金屬流變能力低，形成了局部流變區(qū)域。在390℃下，雖然仍以變形組織為主，但其晶粒寬度明顯大于350℃下的組織。在430℃下，出現(xiàn)了明顯的再結(jié)晶組織，說明在此溫度下提供的熱能與變形能的耦合已經(jīng)達(dá)到發(fā)生再結(jié)晶的激活能。在460℃下，再結(jié)晶行為更明顯，高的變形溫度促進(jìn)了再結(jié)晶后晶粒尺寸的進(jìn)一步長大。圖5為應(yīng)變速率為10 s-1時，在不同變形溫度下變形后的金相組織�？梢钥闯觯诟叩膽�(yīng)變速率下，熱變形后的基體晶粒并未發(fā)生明顯的再結(jié)晶。在390℃下，存在絕熱剪切帶。絕熱剪切帶一般發(fā)生于高的應(yīng)變速率和低的變形溫度下，材料局部區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)變集中，對材料的力學(xué)性能不利，熱加工過程中應(yīng)該避開此區(qū)域。在430℃下，基體晶粒仍然以變形晶粒為主。在460℃下，已有部分變形晶粒發(fā)生了再結(jié)晶，但再結(jié)晶晶粒尺寸細(xì)小，說明高應(yīng)變速率下再結(jié)晶晶粒來不及長大。與圖4低應(yīng)變速率下的組織對比可以發(fā)現(xiàn)，高的應(yīng)變速率抑制了再結(jié)晶的發(fā)生和再結(jié)晶后晶粒的長大。
7000系鋁合金中的析出強(qiáng)化相主要為Mg Zn2。通過前期研究[15]可知，7000系鋁合金的時間-溫度-析出曲線(Time-Temperature-Precipitation,TTP)的鼻尖溫度范圍為300～450℃，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行等溫處理可以促進(jìn)析出強(qiáng)化相的析出進(jìn)程。同樣，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱變形也可以為強(qiáng)化相的析出行為提供一定的析出驅(qū)動力，加速其析出過程。430℃的變形溫度下，仍然存在形變誘導(dǎo)析出的第二相粒子，尺寸為100～200 nm，形變誘導(dǎo)析出的第二相粒子可以有效釘扎晶界，抑制再結(jié)晶晶粒的長大。圖3 應(yīng)變速率與流變應(yīng)力的關(guān)系
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁合金2219-O熱拉伸流變行為研究[J]. 倪軍,羅益民,甘甜,于忠奇. 塑性工程學(xué)報. 2018(04)
[2]Difference in the Hot Compressive Behavior and Processing Maps between the As-cast and Homogenized Al-Zn-Mg-Cu（7075） Alloys[J]. S.Y.Park,W.J.Kim. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[3]微量Sn和In對Al-3.5%Cu合金時效行為及微觀組織演變的影響[J]. 舒軍,陳志國,李世晨,張紀(jì)帥,任杰克. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(09)
本文編號：3344077
【文章來源】：塑性工程學(xué)報. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【圖文】：
金相顯微組織
圖4為應(yīng)變速率為0.01 s-1時，在不同變形溫度下變形后的金相組織。可以看出，在較低的變形溫度(350和390℃)下，均勻化后的等軸狀晶粒被壓扁，冷卻到室溫后仍保留著變形組織，未發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶組織。在350℃下，由于金屬流變能力低，形成了局部流變區(qū)域。在390℃下，雖然仍以變形組織為主，但其晶粒寬度明顯大于350℃下的組織。在430℃下，出現(xiàn)了明顯的再結(jié)晶組織，說明在此溫度下提供的熱能與變形能的耦合已經(jīng)達(dá)到發(fā)生再結(jié)晶的激活能。在460℃下，再結(jié)晶行為更明顯，高的變形溫度促進(jìn)了再結(jié)晶后晶粒尺寸的進(jìn)一步長大。圖5為應(yīng)變速率為10 s-1時，在不同變形溫度下變形后的金相組織�？梢钥闯觯诟叩膽�(yīng)變速率下，熱變形后的基體晶粒并未發(fā)生明顯的再結(jié)晶。在390℃下，存在絕熱剪切帶。絕熱剪切帶一般發(fā)生于高的應(yīng)變速率和低的變形溫度下，材料局部區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)變集中，對材料的力學(xué)性能不利，熱加工過程中應(yīng)該避開此區(qū)域。在430℃下，基體晶粒仍然以變形晶粒為主。在460℃下，已有部分變形晶粒發(fā)生了再結(jié)晶，但再結(jié)晶晶粒尺寸細(xì)小，說明高應(yīng)變速率下再結(jié)晶晶粒來不及長大。與圖4低應(yīng)變速率下的組織對比可以發(fā)現(xiàn)，高的應(yīng)變速率抑制了再結(jié)晶的發(fā)生和再結(jié)晶后晶粒的長大。
7000系鋁合金中的析出強(qiáng)化相主要為Mg Zn2。通過前期研究[15]可知，7000系鋁合金的時間-溫度-析出曲線(Time-Temperature-Precipitation,TTP)的鼻尖溫度范圍為300～450℃，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行等溫處理可以促進(jìn)析出強(qiáng)化相的析出進(jìn)程。同樣，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱變形也可以為強(qiáng)化相的析出行為提供一定的析出驅(qū)動力，加速其析出過程。430℃的變形溫度下，仍然存在形變誘導(dǎo)析出的第二相粒子，尺寸為100～200 nm，形變誘導(dǎo)析出的第二相粒子可以有效釘扎晶界，抑制再結(jié)晶晶粒的長大。圖3 應(yīng)變速率與流變應(yīng)力的關(guān)系
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁合金2219-O熱拉伸流變行為研究[J]. 倪軍,羅益民,甘甜,于忠奇. 塑性工程學(xué)報. 2018(04)
[2]Difference in the Hot Compressive Behavior and Processing Maps between the As-cast and Homogenized Al-Zn-Mg-Cu（7075） Alloys[J]. S.Y.Park,W.J.Kim. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[3]微量Sn和In對Al-3.5%Cu合金時效行為及微觀組織演變的影響[J]. 舒軍,陳志國,李世晨,張紀(jì)帥,任杰克. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(09)
本文編號：3344077
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