本文關(guān)鍵詞：非熱處理強化鋁合金強度模型的研究

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【摘要】：Hall-Petch公式能夠表征粗晶材料的晶界強化效應(yīng),但在納米尺度下失效;現(xiàn)有的強度模型大多為各種強化機制加和的結(jié)果,形式復(fù)雜、參數(shù)眾多,不能準確地反映金屬的強度。本文提出了“晶界密度”的概念(單位面積晶界長度),旨在從組織缺陷的角度將晶界密度l與位錯密度ρ統(tǒng)一起來,通過統(tǒng)一的“缺陷”來反映材料的強度,系統(tǒng)研究鋁合金屈服強度與統(tǒng)一“缺陷”密度的定量關(guān)系。本文采用1060純鋁與不可熱處理強化5A06鋁合金作為實驗材料,通過形變熱處理工藝控制鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù),獲得具備不同晶界密度、不同位錯密度組織的鋁合金試樣;利用OM、TEM、EBSD和XRD表征試樣的晶界密度、晶界取向差角和位錯密度,并通過室溫下的拉伸試驗測試其力學(xué)性能;根據(jù)不同狀態(tài)鋁合金的組織性能關(guān)系分別建立起鋁合金晶界密度、位錯密度對屈服強度貢獻的數(shù)學(xué)表達式;最后以現(xiàn)有理論為基礎(chǔ),分析位錯密度與晶界密度的換算關(guān)系,并根據(jù)不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的組織參數(shù)和強度數(shù)據(jù),結(jié)合晶界強化、位錯強化模型,建立了鋁合金的統(tǒng)一缺陷強化模型。鋁合金冷軋再結(jié)晶退火OM分析顯示,通過小變形量高溫退火和大變形量低溫退火可獲得晶粒尺寸差異較大的鋁合金試樣;另外,力學(xué)性能測試表明鋁合金的屈服強度隨晶界密度的增大而增大,而其抗拉強度并無明顯變化,數(shù)據(jù)擬合結(jié)果顯示鋁合金的屈服強度與l1/2呈線性關(guān)系變化。小變形量冷軋鋁合金低溫退火實驗表明,冷軋態(tài)鋁合金的強度在退火30min后出現(xiàn)明顯的下降,延伸率有一定程度的提升。OM和EBSD結(jié)果顯示退火過程中鋁合金的晶粒形態(tài)、尺寸及大小角晶界比例均沒有變化,而TEM下可觀察到明顯的位錯回復(fù)現(xiàn)象。XRD半高峰寬的Williamson-Hall法分析結(jié)果表明冷軋-低溫退火鋁合金的屈服強度與ρ1/2呈線性關(guān)系。完全退火態(tài)鋁合金不同變形量冷軋實驗表明,冷軋變形態(tài)鋁合金的強化現(xiàn)象是晶界強化與位錯強化共同作用的結(jié)果,其強度模型可由兩種機制的加和描述,即1/2 1/20s=s+K￠l+aGbr。以統(tǒng)一缺陷理論為基礎(chǔ),可推導(dǎo)出位錯密度與晶界密度的定量關(guān)系r=2ml/p,根據(jù)此換算關(guān)系和變形鋁合金的強度模型,建立了鋁合金屈服強度與統(tǒng)一缺陷密度的定量關(guān)系()1/21/20s=s+ éK￠ p/ 2m +aGbùr? ?。
【關(guān)鍵詞】：強度模型 晶界密度 位錯密度 純鋁 5A06鋁合金
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-29
• 1.1 課題背景及研究目的10-11
• 1.2 金屬材料的強化機制11-16
• 1.2.1 晶界強化11-13
• 1.2.2 位錯強化13-15
• 1.2.3 第二相強化15-16
• 1.2.4 固溶強化16
• 1.3 納米晶體材料模型研究進展16-19
• 1.3.1 三叉晶界模型16-17
• 1.3.2 晶界原子擴散模型17
• 1.3.3 臨界尺寸模型17-18
• 1.3.4 Kim復(fù)合模型18-19
• 1.4 金屬材料強度模型研究進展19-27
• 1.4.1 合金強度模型的強化機制相加性19-22
• 1.4.2 SPD法制備超細晶合金強度模型22-27
• 1.5 本課題研究內(nèi)容27-29
• 第2章 試驗材料和試驗方法29-33
• 2.1 試驗材料29-30
• 2.2 冷軋工藝30
• 2.3 形變熱處理工藝30
• 2.4 組織結(jié)構(gòu)分析30-32
• 2.4.1 金相分析30-31
• 2.4.2 EBSD試驗31
• 2.4.3 透射電鏡觀察31
• 2.4.4 X射線衍射分析31-32
• 2.5 力學(xué)性能測試32-33
• 第3章 鋁合金強度與晶界密度關(guān)系的定量研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 冷軋再結(jié)晶退火態(tài)鋁合金的組織表征33-38
• 3.2.1 冷軋再結(jié)晶退火態(tài)純鋁的晶粒形貌表征33-36
• 3.2.2 冷軋再結(jié)晶退火態(tài) 5A06 鋁合金的晶粒形貌表征36-38
• 3.3 冷軋再結(jié)晶退火對鋁合金力學(xué)性能的影響38-40
• 3.3.1 冷軋再結(jié)晶退火對純鋁力學(xué)性能的影響38-39
• 3.3.2 冷軋再結(jié)晶退火對 5A06 鋁合金力學(xué)性能的影響39-40
• 3.4 鋁合金屈服強度與晶界密度的定量關(guān)系40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 鋁合金強度與位錯密度關(guān)系的定量研究43-72
• 4.1 引言43
• 4.2 小變形量冷軋鋁合金低溫退火過程中的力學(xué)性能變化43-51
• 4.2.1 冷軋態(tài)純鋁低溫退火過程的力學(xué)性能變化43-47
• 4.2.2 冷軋態(tài) 5A06 鋁合金低溫退火過程的力學(xué)性能變化47-51
• 4.3 小變形量冷軋鋁合金低溫退火過程中的組織演變51-69
• 4.3.1 冷軋態(tài)鋁合金低溫退火過程的晶粒形貌表征51-59
• 4.3.2 冷軋態(tài)鋁合金低溫退火過程的位錯組態(tài)表征59-61
• 4.3.3 冷軋態(tài)鋁合金低溫退火過程的位錯密度研究61-69
• 4.4 鋁合金屈服強度與位錯密度的定量關(guān)系69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第5章 鋁合金缺陷強化模型的研究72-91
• 5.1 引言72
• 5.2 冷軋變形量對鋁合金力學(xué)性能的影響72-74
• 5.2.1 不同冷軋變形量純鋁的力學(xué)性能變化72-73
• 5.2.2 不同冷軋變形量 5A06 鋁合金的力學(xué)性能變化73-74
• 5.3 不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的組織表征74-85
• 5.3.1 不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的晶粒形貌表征74-78
• 5.3.2 不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的位錯組態(tài)表征78-81
• 5.3.3 不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的位錯密度研究81-85
• 5.4 冷軋態(tài)鋁合金力學(xué)性能的分析討論85-87
• 5.5 鋁合金缺陷強化模型的建立87-89
• 5.6 本章小結(jié)89-91
• 結(jié)論91-92
• 參考文獻92-97
• 致謝97

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本文編號：852029