冷轧3104和1050铝合金微观组织及织构变化的定量研究

冷轧3104和1050铝合金微观组织及织构变化的定量研究

论文摘要

本论文采用电子通道衬度像(ECC)、背反射电子衍射(EBSD)技术和透射电镜定量统计分析了两种典型工业铝合金AA3104和AA1050从低到高不同应变量冷轧过程中微观组织结构及织构的演变规律。论文主要研究结论如下:(1)分析和讨论了多种提高EBSD取向图衬度的重构方法,自行开发了通用EBSD取向分析软件Texture 5.0,显著提高了两种铝合金的EBSD取向图的分辨率。(2)定量研究了两种铝合金冷轧到中低应变量下位错界面结构演变及与晶粒取向的关联。发现晶粒分裂形成与轧面成30°40°夹角的平面状位错界面结构(也称为几何必需位错界面,GNBs)。根据晶粒分裂特征,微观组织分为三类:Type A,两组相互交叉的GNBs结构,主要有Goss、Brass和Copper取向的晶粒;Type B,一组相互平行的GNBs结构,主要有S取向晶粒;Type C,近似等轴的胞状结构,主要有Cube取向晶粒。GNBs不仅具有宏观取向,而且绝大多数的GNBs还具有与由最大Schmid因子所激活的{111}滑移面的迹线相平行的晶体学特征。(3)系统阐述了两种铝合金大形变量下微观组织和织构的演变规律,发现其形变组织演变为GNBs近似与RD平行的层片状位错界面(LBs)结构,且仍可以观察到晶粒取向对微观组织的影响,最终都形成强烈的轧制织构组分。(4)探明了AA3104铝合金中两类不同的第二相粒子对微观组织演变的影响规律。细小的弥散相对位错界面结构的演变没有明显影响,其组织与纯铝和AA1050铝合金相似。粗大共晶相粒子周围的形变组织与基体相比有显著差异,其变形不均匀,存在较大的取向梯度。粒子周围的点阵旋转主要沿TD轴旋转,并且呈“+ - + -”交替变化的对称变形结构。(5)定量表征了两种铝合金微观组织结构参数的演变规律。随应变的增加,AA3104的GNBs和IDBs界面间距分别以-0.52和-0.27的指数规律减小,而取向差以+0.69和+0.29的指数规律增加。AA1050的界面间距以-0.45和-0.28的指数规律减小,而取向差以+0.50和+0.28的指数规律增加。屈服应力和最大抗拉强度随应变都持续增加,并没有达到饱和。根据微观组织结构参数,采用GNBs的晶界强化和IDBs的林位错强化的模型II较好得预测出屈服应力的变化规律,并与实测值相吻合。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 课题背景和意义
  • 1.1.1 AA3104 铝合金概述
  • 1.1.2 AA1050 铝合金概述
  • 1.2 国内外研究现状和进展
  • 1.2.1 金属冷轧过程中微观组织结构的演变规律
  • 1.2.2 取向对微观组织结构演变的影响
  • 1.2.3 微观组织结构参数的定量表征
  • 1.2.4 含有第二相粒子的合金微观组织的演变
  • 1.2.5 微观组织结构与屈服应力关系的研究
  • 1.3 论文的各部分内容
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验材料及制备
  • 2.2 试样制备
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 ECC 像的工作原理
  • 2.3.2 EBSD 的工作原理
  • 2.3.3 半自动菊池花样衍射分析技术
  • 2.4 金属形变组织的EBSD 表征
  • 2.4.1 各种现有的取向图重构方法
  • 2.4.2 改进的取向图重构方法
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 中低应变量冷轧过程中微观组织的演变
  • 3.1 AA3104 铝合金冷轧过程中微观组织的演变
  • 3.1.1 典型的位错界面结构
  • 3.1.2 晶粒取向与位错界面结构的关联
  • 3.1.3 GNBs 位错界面特性及 Schmid 因子分析
  • 3.1.4 TEM 组织观察
  • 3.2 AA1050 铝合金冷轧过程中微观组织的演变
  • 3.2.1 典型的位错界面结构
  • 3.2.2 晶粒取向与位错界面结构的关联
  • 3.2.3 GNBs 位错界面特性与 Schmid 因子分析
  • 3.3 两种铝合金形变组织的比较
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 大应变量冷轧过程中微观组织和织构的演变
  • 4.1 AA3104 铝合金冷轧到大应变量下微观组织的演变
  • 4.1.1 微观组织的演变
  • 4.1.2 转变机制
  • 4.1.3 织构的演变
  • 4.2 AA1050铝合金冷轧到大应变量下微观组织的演变
  • 4.2.1 微观组织的演变
  • 4.2.2 大角度界面的形成
  • 4.2.3 织构的演变
  • 4.3 两种铝合金冷轧组织的比较
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 第二相粒子对微观组织演变的影响
  • 5.1 AA3104 铝合金细小弥散相的影响
  • 5.2 AA3104 铝合金粗大共晶相粒子的影响
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 微观组织结构与力学性能的定量研究
  • 6.1 微观组织结构参数的定量表征
  • 6.2 拉伸实验结果
  • 6.3 微观组织结构与力学性能的关系
  • 6.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
  • 相关论文文献

    • [1].中低应变量冷轧AA1050铝合金中晶粒取向与形变位错界面的演变[J]. 金属学报 2009(06)
    • [2].冷拔<110>单晶铜的形变织构和微观组织演变[J]. 中国科学:技术科学 2011(07)
    • [3].烧结细晶Al的微观组织与力学性能研究[J]. 金属学报 2013(08)
    • [4].动态压缩下5A06铝合金剪切变形局域化[J]. 科学技术与工程 2012(17)
    • [5].冷拔铝线材显微组织和织构演变的温度相关性(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2017(04)
    • [6].工业纯钛位错界面的高速形变响应[J]. 稀有金属材料与工程 2017(05)
    • [7].<110>取向银单晶宏/微观裂化及界面失配角分布[J]. 稀有金属材料与工程 2017(01)

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