本文關(guān)鍵詞：5052基鋁合金中第二相的動態(tài)析出和結(jié)構(gòu)表征

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【摘要】：5XXX鋁合金為不可熱處理強化型合金,具有低密度、高的比強度與比剛度、優(yōu)良的耐蝕性、焊接性和易于加工成形等優(yōu)點,成為了交通運輸行業(yè)的理想材料。尤其是交通工具輕量化的要求,對鋁合金的需求日益增加,性能要求更高。第二相在鋁合金變形過程中的動態(tài)析出對鋁合金成型性能有著至關(guān)重要的影響。深入研究不同狀態(tài)下第二相形貌、分布以及變形過程中的析出行為是非常必要的。5052鋁合金是5XXX鋁合金中應(yīng)用最廣的合金之一。本文以5052鋁合金作為基礎(chǔ)合金,復合添加Er、Zr,分別單獨添加Sr與Cu進行合金化,采用光學顯微鏡(OM)、差熱分析(DSC)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能譜分析(EDS)、熱力模擬試驗機(Gleeble-3500)等實驗手段對5052、5052-Er、5052-Sr和5052-Cu四種合金不同狀態(tài)下的組織及性能進行了較為系統(tǒng)的研究,以期控制5052鋁合金中第二相的析出。研究結(jié)果表明,5052、5052-Er、5052-Sr鋁合金鑄態(tài)組織均由α-Al基體和針狀、漢字狀的第二相組成,第二相尺寸超過100μm,且存在大量的枝晶組織;5052-Cu鋁合金鑄態(tài)組織中除α-Al基體外,第二相主要以顆粒狀存在。三種合金化方式都在一定程度上改善了合金的鑄態(tài)組織,其中Er(Zr)、Cu元素的作用更為明顯。是因為Er在鋁合金中除了以固溶原子存在于基體外,在凝固過程中會形成Al3Er相,作為非勻質(zhì)形核核心,細化晶粒,凈化熔體;Cu主要改變了鑄態(tài)組織中第二相的成分與形貌。對合金進行適當?shù)木鶆蚧療崽幚砗?第二相形貌、尺寸、成分都發(fā)生了變化。5052、5052-Er、5052-Sr合金中第二相得到明顯的細化,析出了少量顆粒狀第二相;5052-Cu合金中顆粒狀第二相大量回熔,大量Mg、Cu原子固溶于基體中,可在后續(xù)加熱過程中以S(Al2Cu Mg)相析出。對均勻化態(tài)5052基鋁合金進行熱模擬等溫拉伸實驗。研究發(fā)現(xiàn),Cu的添加顯著提升5052鋁合金的熱拉伸強度。5052-Cu合金在拉伸溫度為100℃、拉伸速率為0.01 mms-1與拉伸溫度為250℃、拉伸速率為0.1或0.01 mms-1時,其應(yīng)力應(yīng)變曲線上出現(xiàn)了由動態(tài)應(yīng)變時效(DSA)引起的鋸齒波動現(xiàn)象。對5052-Cu鋁合金進行熱模擬非等溫拉伸實驗。結(jié)果表明,在拉伸速率為0.01mms-1、升溫速率為0.25℃s-1時,合金的拉伸曲線出現(xiàn)了類似于等溫拉伸的鋸齒波動現(xiàn)象,同為動態(tài)應(yīng)變時效引起。當升溫速率和拉伸速率增加,合金的拉伸曲線上出現(xiàn)了較長的“屈服”平臺。對不同狀態(tài)下的拉伸試樣進行組織觀察,研究表明,合金中出現(xiàn)的“屈服”平臺是由合金在變形過程中動態(tài)析出的S相導致。對5052-Cu合金進行等溫熱壓縮實驗。結(jié)果表明熱壓縮的流變應(yīng)力,隨著溫度和應(yīng)變速率的增加而增加。顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),470℃等溫壓縮后出現(xiàn)了動態(tài)再結(jié)晶晶粒,隨著應(yīng)變速率的降低,動態(tài)再結(jié)晶晶粒比例增加,當應(yīng)變速率為0.001s-1時,發(fā)生了完全動態(tài)再結(jié)晶;高應(yīng)變速率(0.1 s-1)下的合金中存在高密度的位錯,破碎形成的第二相更為細小,并有桿狀相破碎形成了納米級顆粒相,有效阻礙了合金的動態(tài)再結(jié)晶。
【關(guān)鍵詞】：5052鋁合金 合金化 熱變形行為 動態(tài)應(yīng)變時效 動態(tài)析出 結(jié)構(gòu)表征
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 5 XXX鋁合金研究現(xiàn)狀10-12
• 1.1.1 5XXX鋁合金簡介10
• 1.1.2 主要合金元素的作用10-12
• 1.2 5 XXX鋁合金的微合金化介紹12-16
• 1.2.1 稀土元素在Al-Mg合金的研究工作12-14
• 1.2.2 非稀土元素在Al-Mg合金的應(yīng)用研究14-16
• 1.3 鋁合金中第二相的研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 5 XXX鋁合金中第二相研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.2 鋁合金動態(tài)析出相研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 課題研究目的與意義21
• 1.5 課題的研究內(nèi)容與方案21-24
• 1.5.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.5.2 研究方案22
• 1.5.3 技術(shù)路線22-24
• 2 實驗材料與方法24-28
• 2.1 實驗材料制備24
• 2.2 合金顯微組織分析24-26
• 2.2.1 金相顯微組織分析24
• 2.2.2 掃描電鏡（SEM）和能譜（EDS）分析24-25
• 2.2.3 透射電子顯微鏡（TEM）組織分析25-26
• 2.2.4 差示掃描量熱法（DSC）分析26
• 2.2.5 X射線衍射（XRD）分析26
• 2.3 熱處理實驗26
• 2.4 熱模擬實驗26-28
• 2.4.1 熱模擬拉伸實驗26-27
• 2.4.2 熱模擬壓縮實驗27-28
• 3 5052 基鋁合金鑄態(tài)組織分析28-36
• 3.1 5052 基鋁合金鑄態(tài)光學顯微組織分析28
• 3.2 DSC實驗結(jié)果28-30
• 3.3 XRD實驗結(jié)果30-31
• 3.4 5052 基鋁合金鑄態(tài)組織的相組成31-34
• 3.4.1 1#5052 鋁合金鑄態(tài) SEM 組織及 EDS 分析結(jié)果31
• 3.4.2 2#5052-Er 鋁合金鑄態(tài) SEM 組織及 EDS 分析結(jié)果31-32
• 3.4.3 3#5052-Sr 鋁合金鑄態(tài) SEM 組織及 EDS 分析結(jié)果32-33
• 3.4.4 4#5052-Cu 鋁合金鑄態(tài) SEM 組織及 EDS 分析結(jié)果33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 4 5052 基鋁合金均勻化態(tài)組織36-50
• 4.1 5052 基鋁合金均勻化態(tài)光學顯微組織36
• 4.2 5052 基鋁合金均勻化態(tài)相組成36-39
• 4.2.1 1# 5052 鋁合金均勻化態(tài) SEM 及 EDS 分析結(jié)果36-37
• 4.2.2 2#5052-Er 鋁合金均勻態(tài) SEM 及 EDS 分析結(jié)果37-38
• 4.2.3 3#5052-Sr 鋁合金均勻化態(tài) SEM 及 EDS 分析結(jié)果38
• 4.2.4 4#5052-Cu 鋁合金均勻化態(tài) SEM 及 EDS 分析結(jié)果38-39
• 4.3 5052 基鋁合金均勻化態(tài)DSC差熱分析39-40
• 4.4 5052 基鋁合金均勻化態(tài)TEM分析40-49
• 4.4.1 2#5052-Er 鋁合金均勻化態(tài) TEM 分析40-45
• 4.4.2 4#5052-Cu 鋁合金均勻化態(tài) TEM 分析45-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 5052 基鋁合金熱模擬拉伸實驗50-70
• 5.1 5052 基鋁合金熱拉伸實驗結(jié)果50-51
• 5.1.1 5052 基鋁合金等溫熱拉伸實驗結(jié)果50-51
• 5.1.2 5052 基鋁合金非等溫拉伸實驗結(jié)果51
• 5.2 5052 基鋁合金熱模擬拉伸試樣組織分析51-67
• 5.2.1 2#5052-Er 鋁合金等溫拉伸試樣 TEM 分析51-55
• 5.2.2 4#5052-Cu 鋁合金等溫拉伸（4-1#）試樣 TEM 分析55-57
• 5.2.3 4#5052-Cu 鋁合金非等溫拉伸（4-2#）試樣 TEM 分析57
• 5.2.4 4#5052-Cu 鋁合金非等溫拉伸（4-3#）試樣 TEM 分析57-61
• 5.2.5 4#5052-Cu 鋁合金非等溫拉伸（4-4#）試樣 TEM 分析61-62
• 5.2.6 4#5052-Cu 鋁合金非等溫拉伸（4-5#）試樣 TEM 分析62-65
• 5.2.7 4#5052-Cu 鋁合金非等溫拉伸（4-6#）試樣 TEM 分析65-67
• 5.3 分析與討論67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 6 5052-Cu鋁合金熱壓縮試驗70-80
• 6.1 5052-Cu鋁合金高溫壓縮的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線70-71
• 6.2 5052-Cu鋁合金高溫壓縮態(tài)光學組織觀察71-73
• 6.3 5052-Cu鋁合金高溫壓縮試樣TEM分析73-77
• 6.3.1 5052-Cu鋁合金壓縮態(tài)（470 ℃，，0.001 s-1）TEM分析73-75
• 6.3.2 5052-Cu鋁合金壓縮態(tài)（470 ℃，0.1 s-1）TEM分析75-77
• 6.4 分析與討論77-78
• 6.5 本章小結(jié)78-80
• 7 結(jié)論80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-90
• 附錄90

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本文編號：648652