發(fā)布時間：2017-08-11 23:02

  本文關(guān)鍵詞：表面機(jī)械研磨處理對5182鋁合金PLC效應(yīng)的作用機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 鋁合金 表面機(jī)械研磨處理 梯度納米結(jié)構(gòu) PLC效應(yīng) 多重分形分析

【摘要】：The Portevin-Le Chatelier(PLC)效應(yīng),也稱鋸齒形屈服效應(yīng)。它是一種塑性失穩(wěn)現(xiàn)象,是合金在一定溫度、一定應(yīng)變率下產(chǎn)生的。在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上,會出現(xiàn)鋸齒形的抖動,同時試樣上產(chǎn)生了應(yīng)變局部化的現(xiàn)象。我們常常用動態(tài)應(yīng)變時效(DSA)的理論,來對PLC效應(yīng)進(jìn)行解釋,即溶質(zhì)原子和可動位錯之間反復(fù)不斷的釘扎和脫釘過程。鋁合金有著良好的綜合力學(xué)性能,因此它在汽車等領(lǐng)域中有著十分重要的應(yīng)用。但是,在室溫的條件下,鋁合金塑性變形時會產(chǎn)生PLC效應(yīng),這會損害合金的成型性能;而且合金表面會由于PLC效應(yīng)而變得粗糙,在合金表面就以PLC帶的形式出現(xiàn),這樣就限制了鋁合金在工業(yè)上的應(yīng)用。所以研究鋁合金所產(chǎn)生的PLC效應(yīng),具有一定的工業(yè)應(yīng)用價值和意義。強(qiáng)烈的塑性變形可以在材料中獲得超細(xì)晶組織,研究表明強(qiáng)烈的塑性變形可以有效抑制合金材料的PLC效應(yīng)。表面機(jī)械研磨處理(SMAT),可以使材料的表面由于產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形而得到細(xì)化,直到納米級,最后,從表層到芯部形成梯度納米結(jié)構(gòu)。它可以改善合金材料的整體機(jī)械性能。本文采用SMAT對傳統(tǒng)冷軋(粗晶)和連鑄連軋(細(xì)晶)兩種狀態(tài)的5182鋁合金板材進(jìn)行處理,使用電子背散射衍射(EBSD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電子顯微鏡(TEM)以及硬度儀、單軸拉伸等裝置,觀察了SMAT后的5182鋁合金微觀組織、力學(xué)性能和PLC效應(yīng),并分析和討論了表面機(jī)械研磨對5182鋁合金顯微組織、力學(xué)性能和PLC效應(yīng)帶來的改變和作用。最后,我們使用多重分形的原理,來分析5182鋁合金的PLC效應(yīng)。本文采用SMAT的方法能顯著改善5182鋁合金的顯微組織,使其沿厚度方向獲得梯度納米結(jié)構(gòu)的晶粒,實現(xiàn)了表面納米化,梯度納米層的厚度約為60~100μm。SMAT技術(shù)可以顯著提升5182鋁合金的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度,但卻降低了它的延伸率。經(jīng)SMAT處理后,粗晶鋁合金板材的屈服強(qiáng)度提升了47.3%,抗拉強(qiáng)度提升了1.5%,但延伸率下降了34.8%;細(xì)晶鋁合金板材的屈服強(qiáng)度提升了21.8%,抗拉強(qiáng)度提升了2.4%,延伸率下降了39.1%。這是由于經(jīng)SMAT處理后,晶粒變細(xì),抵抗變形能力提高,所以強(qiáng)度提高;但因為晶粒變細(xì),晶界就會增多,更多的晶界會抑制位錯運(yùn)動,所以塑性會降低。5182鋁合金經(jīng)SMAT處理后,沿著厚度方向,它的硬度呈梯度變化,硬度明顯提高,合金表面納米晶層硬度最高,粗晶鋁合金板材的顯微硬度達(dá)到約93~102 Hv;細(xì)晶鋁合金板材的顯微硬度達(dá)到約94~103 Hv;這是經(jīng)SMAT處理后,晶粒細(xì)化導(dǎo)致的結(jié)果。5182鋁合金的PLC效應(yīng)的臨界應(yīng)變和應(yīng)力跌幅在經(jīng)SMAT處理后,有一定的變化。經(jīng)SMAT處理后,鋁合金PLC效應(yīng)的臨界應(yīng)變增大,即PLC效應(yīng)推遲發(fā)生;鋁合金的PLC效應(yīng)的鋸齒應(yīng)變減小;且隨SMAT時間的增加,臨界應(yīng)變也變大,即PLC效應(yīng)延緩發(fā)生,而鋸齒應(yīng)變越來越小。SMAT處理5 min后,粗晶鋁合金板材的臨界應(yīng)變從0.73%增加至1.45%,鋸齒應(yīng)變從2.4%降低至0.7%;細(xì)晶鋁合金板材的臨界應(yīng)變從1.12%增加至1.45%,鋸齒應(yīng)變從2.3%降低至0.9%。經(jīng)SMAT處理后,整個應(yīng)變區(qū)間內(nèi)的平均應(yīng)力跌幅沒有明顯的變化,但它的分布更加集中了,粗晶鋁合金板材的半峰寬約從18.8降低至2.6,細(xì)晶鋁合金板材的半峰寬約從9.5降低至1.3;但SMAT處理的5182鋁合金板材在某一應(yīng)變區(qū)間內(nèi)的平均應(yīng)力跌幅是增加的。本文引入一套參量q和D(q)來描述5182鋁合金PLC效應(yīng)的多重分形,通過分析證實了PLC效應(yīng)的多重分形行為,無論是粗晶還是細(xì)晶,隨著q值的增大,log10Sq(δt)/(q-1)與log10δt都逐漸趨近于線性關(guān)系。log10Sq(δt)/(q-1)的尺度性,可以從不同的時間間隔呈現(xiàn)出來。當(dāng)q超過一定范圍時,log10Sq(δt)/(q-1)與log10δt是沒有線性關(guān)系的,這證實了多重分形行為是有一定尺度的。通過多重分形的分析的方法可以獲得廣義分形維數(shù)D(q),且D(q)隨q單調(diào)減少,它可以表明PLC效應(yīng)在一定尺度內(nèi)是具有多重分形結(jié)構(gòu)的。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 表面機(jī)械研磨處理 梯度納米結(jié)構(gòu) PLC效應(yīng) 多重分形分析
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21;TG580.68
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 鋁合金概述11-13
• 1.1.1 鋁及鋁合金的特點(diǎn)11
• 1.1.2 鋁合金在汽車工業(yè)的應(yīng)用11-13
• 1.1.3 鋁合金在汽車工業(yè)的發(fā)展前景13
• 1.2 鋁合金的強(qiáng)化方式13-14
• 1.2.1 固溶強(qiáng)化13
• 1.2.2 時效強(qiáng)化（沉淀強(qiáng)化）13-14
• 1.2.3 過剩相強(qiáng)化14
• 1.2.4 細(xì)晶強(qiáng)化14
• 1.3 鋁合金的The Portevin-Le Chatelier (PLC)效應(yīng)14-20
• 1.3.1 PLC效應(yīng)的由來15-17
• 1.3.2 PLC效應(yīng)的微觀機(jī)制17-18
• 1.3.3 PLC效應(yīng)的研究方法18-20
• 1.4 有關(guān)表面機(jī)械研磨處理的概況20-24
• 1.4.1 表面機(jī)械研磨處理概述20-22
• 1.4.2 SMAT處理對合金性能的研究22-24
• 1.5 選題意義、研究內(nèi)容及目標(biāo)24-27
• 1.5.1 選題意義24-25
• 1.5.2 研究內(nèi)容及目標(biāo)25-27
• 第2章 樣品的制備與實驗過程27-31
• 2.1 試驗工藝路線27
• 2.2 試驗樣品及制備27-28
• 2.2.1 實驗試樣27-28
• 2.2.2 表面機(jī)械研磨處理（SMAT）28
• 2.3 顯微組織觀察28-30
• 2.3.1 EBSD觀察28-29
• 2.3.2 金相觀察29
• 2.3.3 TEM觀察29-30
• 2.4 力學(xué)性能30-31
• 2.4.1 拉伸試驗30
• 2.4.2 顯微硬度30-31
• 第3章 SMAT對5182鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響31-40
• 3.1 顯微組織31-34
• 3.1.1 EBSD觀察31
• 3.1.2 金相觀察31-32
• 3.1.3 TEM觀察32-34
• 3.2 拉伸特性34-38
• 3.3 顯微硬度38-39
• 本章小結(jié)39-40
• 第4章 SMAT對5182鋁合金PLC效應(yīng)影響40-58
• 4.1 PLC效應(yīng)臨界應(yīng)變行為的研究40-46
• 4.1.1 引言40-42
• 4.1.2 試驗結(jié)果42-44
• 4.1.3 分析討論44-46
• 4.2 PLC效應(yīng)應(yīng)力跌落行為的研究46-56
• 4.2.1 應(yīng)力幅值隨應(yīng)變的演化46-48
• 4.2.2 應(yīng)力跌幅的統(tǒng)計分析48-54
• 4.2.3 分析討論54-56
• 本章小結(jié)56-58
• 第5章 5182鋁合金PLC效應(yīng)的多重分形分析58-65
• 5.1 引言58
• 5.2 多重分形理論58-64
• 5.2.1 分形的概念58-59
• 5.2.2 分形中維數(shù)的概念59
• 5.2.3 多重分形的一般概念59
• 5.2.4 分析討論59-64
• 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邢長海,王科,劉剛,吳世丁;表面機(jī)械研磨處理的純銅拉伸形變機(jī)制[J];材料研究學(xué)報;2005年05期

2 楊曉華;兌衛(wèi)真;劉剛;;表面機(jī)械研磨處理對316L不銹鋼組織和性能的影響[J];材料熱處理學(xué)報;2007年02期

3 衛(wèi)英慧;馬靳河;張亨金;侯利鋒;許并社;劉剛;;低碳鋼表面機(jī)械研磨處理過程的有限元分析[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2008年01期

4 鄒途祥;衛(wèi)英慧;侯利鋒;許并社;劉剛;;表面機(jī)械研磨誘導(dǎo)純鋁表層納米化[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2008年03期

5 許為宗;李偉;戎詠華;;純鐵經(jīng)表面機(jī)械研磨處理后微結(jié)構(gòu)參量的表征[J];機(jī)械工程材料;2009年01期

6 王愛香,劉剛,周蕾,王科,楊曉華,李瑛;表面機(jī)械研磨處理后316L不銹鋼的表層結(jié)構(gòu)及硬度的熱穩(wěn)定性[J];金屬學(xué)報;2005年06期

7 李茂林;;表面機(jī)械研磨鋁鋰合金微觀結(jié)構(gòu)及性能變化[J];新技術(shù)新工藝;2007年06期

8 鄒途祥;衛(wèi)英慧;侯利鋒;許并社;劉剛;;純鋁表面機(jī)械研磨納米化后的顯微組織和硬度[J];機(jī)械工程材料;2009年01期

9 李寶東;延歡歡;侯利鋒;衛(wèi)英慧;郭春麗;杜華云;;表面機(jī)械研磨輔助鎳在純鎂表面擴(kuò)散行為[J];材料熱處理學(xué)報;2014年S1期

10 徐凌云;吳曉春;吳益文;;表面機(jī)械研磨對H13鋼表面性能的影響[J];理化檢驗(物理分冊);2008年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉剛;;表面機(jī)械研磨處理316L不銹鋼的結(jié)構(gòu)和性能[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊新誠;不同實驗參數(shù)下表面機(jī)械研磨對純銅組織及力學(xué)性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 王偉;表面機(jī)械研磨AZ31B鎂合金及其性能的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 金斌;表面機(jī)械研磨處理AZ31鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究[D];南昌大學(xué);2015年

4 孫樂樂;表面機(jī)械研磨處理銅合金力學(xué)性能的研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

5 申宇;表面機(jī)械研磨處理對純銅組織和力學(xué)性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2016年

6 劉貝;表面機(jī)械研磨處理對5182鋁合金PLC效應(yīng)的作用機(jī)理研究[D];南昌大學(xué);2016年

7 李根;表面機(jī)械研磨處理對5182鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響[D];南昌大學(xué);2016年

8 牛娜;表面機(jī)械研磨處理對Cu-Ti合金組織及性能的影響[D];太原理工大學(xué);2012年

9 安艷麗;純鐵表面機(jī)械研磨相關(guān)問題及表面吸附CO的第一性原理研究[D];太原理工大學(xué);2011年

10 王磊;純銅表面機(jī)械研磨輔助合金化的研究[D];太原理工大學(xué);2013年

，

本文編號：658597