本文關(guān)鍵詞：5A02鋁合金在極端變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變

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【摘要】：現(xiàn)代制造技術(shù)使得材料與結(jié)構(gòu)的輕量化成為新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計主流。鋁合金是一種輕型金屬材料,廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、船舶等制造領(lǐng)域。目前,新型高速成形技術(shù)已成為鋁合金工業(yè)制造的重要加工方法,但由此帶來的高應(yīng)變率、大應(yīng)變、無接觸加載等加工條件勢必影響鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)及成形件力學性能�；谏鲜鲅芯勘尘�,本文擬以5A02鋁合金為研究對象,采用準靜態(tài)、霍普金森壓桿研究大應(yīng)變對該鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)的影響;基于電磁成形技術(shù),通過特殊實驗設(shè)計,研究高應(yīng)變率條件下,電磁力、機械力加載方式對鋁合金塑性變形機制的影響。最后對塑性變形獲得的不同微觀組織結(jié)構(gòu)樣品進行性能測試。主要發(fā)現(xiàn)如下:首先,本文分別采用萬能力學試驗機、霍普金森壓桿進行準靜態(tài)及動態(tài)加載實驗。對獲得的具有相同塑性應(yīng)變的樣品,進行織構(gòu)(EBSD)及透射電鏡(TEM)分析,研究大應(yīng)變對材料織構(gòu)及微觀組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):準靜態(tài)及動態(tài)加載條件下,當應(yīng)變低于0.6時,變形鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)全部為位錯組態(tài);但當應(yīng)變增加至0.85時,在其微觀組織中發(fā)現(xiàn)了納米孿晶結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)納米孿晶的形成機理,對粗晶鋁合金中出現(xiàn)納米孿晶這一現(xiàn)象進行了解釋,納米孿晶在應(yīng)力集中區(qū)域由多層錯的相互疊加形成�？紤]到電磁驅(qū)動(無接觸)與傳統(tǒng)機械驅(qū)動高速變形具有完全不同的加載方式,這可能會帶來不同的變形機制及微觀組織結(jié)構(gòu)演變。針對這一科學問題,本文在前期研究基礎(chǔ)上,進一步研究了電磁、機械驅(qū)動對5A02鋁合金變形機理的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):電磁驅(qū)動高速變形鋁合金同時具有銅型織構(gòu)和黃銅型織構(gòu),而機械驅(qū)動高速變形鋁合金樣品中銅型織構(gòu)消失,這表明電磁驅(qū)動試樣變形發(fā)生大量交滑移,而機械驅(qū)動沒有發(fā)生大量交滑移。透射電鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn),電磁驅(qū)動高速變形樣品的微結(jié)構(gòu)以位錯胞狀結(jié)構(gòu)為主,表現(xiàn)為波滑移機制,而機械驅(qū)動高速變形樣品的微結(jié)構(gòu)位錯墻結(jié)構(gòu)為主,表現(xiàn)為平面滑移機制。針對上述現(xiàn)象,本文根據(jù)短程有序結(jié)構(gòu)(SRO)理論與晶體滑移系開動原理進行理論分析。材料內(nèi)部偏聚的SRO結(jié)構(gòu)阻礙位錯運動造成機械驅(qū)動高速變形樣品以平面滑移為主,而電磁力開動更多滑移系致使電磁驅(qū)動高速變形樣品發(fā)生波滑移。對電磁、機械驅(qū)動高速變形獲得的具有不同微觀組織結(jié)構(gòu)的鋁合金樣品,本文進一步分析了微觀組織結(jié)構(gòu)對成形件性能的影響。如采用微壓痕測試儀進行硬度測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與未變形樣品相比,高速變形樣品發(fā)生了加工硬化,但電磁、機械驅(qū)動樣品的硬度值差異較小。采用電化學實驗進行腐蝕測試,電磁、機械驅(qū)動樣品的點蝕電位與原始樣品相當,兩種試樣都具有較好的腐蝕性能。針對以上結(jié)果,本文從微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系上給以了解釋,材料的宏觀性能是其全部微結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 應(yīng)變率/應(yīng)變 電磁成形 位錯 織構(gòu)
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 鋁合金的結(jié)構(gòu)、性能、加工及應(yīng)用10
• 1.2 鋁合金準靜態(tài)變形行為及微結(jié)構(gòu)演變10-12
• 1.3 高速成形技術(shù)對鋁合金微結(jié)構(gòu)演變的研究動態(tài)分析12-20
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和意義20-21
• 2 大應(yīng)變對 5A02鋁合金微結(jié)構(gòu)演變影響研究21-34
• 2.1 研究背景21
• 2.2 實驗方案21-25
• 2.3 大應(yīng)變促使粗晶鋁合金中生成納米孿晶25-30
• 2.4 納米孿晶的形成機制30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 高應(yīng)變率對 5A02鋁合金微結(jié)構(gòu)演變影響研究34-53
• 3.1 研究背景34
• 3.2 機械-電磁驅(qū)動高速變形實驗34-41
• 3.3 機械-電磁驅(qū)動高速變形鋁合金織構(gòu)分析41-46
• 3.4 機械-電磁驅(qū)動高速變形鋁合金兩端面微結(jié)構(gòu)分析46-48
• 3.5 高速加載方式對平面滑移、波滑移機制影響機理48-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 4 不同微結(jié)構(gòu)變形鋁合金的性能研究53-60
• 4.1 研究背景53
• 4.2 機械-電磁驅(qū)動高速變形鋁合金的顯微硬度分析53-57
• 4.3 機械-電磁驅(qū)動高速變形鋁合金的電化學腐蝕性能57-59
• 4.4 不同微結(jié)構(gòu)鋁合金性能差異機理分析59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 5 全文總結(jié)60-63
• 5.1 主要的實驗結(jié)果60-61
• 5.2 本論文工作的創(chuàng)新之處61-62
• 5.3 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-73
• 附錄 攻讀碩士期間發(fā)表的論文73

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8 方

本文編號：700995