退火及固溶时效对5083铝合金超塑性的影响

论文摘要

本文试验材料选用轧制状态5083铝合金（C合金）、加Zr、V的5083铝合金（B合金）及加Zr、V高纯度的5083铝合金（A合金）板材,对其进行不同温度退火及固溶时效处理,并在不同的温度及初始应变速率下拉伸,而后采用金相观察、金相定量分析、扫描、透射、XRD等分析方法,对不同状态下三种合金微观组织变化、空洞行为进行了研究。研究表明:在合金中加入Zr、V元素、提高合金纯度、进行退火及固溶时效处理均能够提高5083铝合金的超塑性能。本文研究发现,三种合金均在550℃,8.33×10-4s-1初始应变速率下获得最佳超塑性性能。其中,经固溶时效处理A合金超塑性性能最好,延伸率达到570%。在不同退火制度中,A合金440℃退火,B、C合金420℃退火的拉伸性能好于其它退火制度。拉伸力学特征显示,A、B合金固溶时效态的载荷及真应力高于其它状态,在退火制度中,随退火温度的升高载荷及真应力略有下降。应变速率敏感性指数m随应变速率的升高呈先升后降的变化规律,固溶时效态的A合金在550℃,初始应变速率为8.33×10-4s-1下拉伸时,m值最高,为0.58。通过对三种合金不同状态下的组织分析发现,经过退火及固溶时效处理的合金中,小于5μm的析出相增加,该相主要是Mg2Al3和MnAl6;Mg2Al3相在拉伸温度下保温时发生回溶,但经固溶时效处理的试样在拉伸温度下保温后,第二相仍多于退火状态在相同温度下保温后第二相。晶粒在300℃、330℃退火时较粗大,其余退火制度下,晶粒随退火温度的升高略有长大,但均小于300℃、330℃退火时的晶粒尺寸,且趋于等轴。空洞的形成和连结是材料断裂的根源,空洞一般在晶界及第二相处形核,这与动态再结晶形核点相同,新的再结晶晶核的形成能松弛空洞处的应力集中,因此动态再结晶对空洞的形核和长大有抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超塑性的发展概况
• 1.2.1 国外超塑性的发展
• 1.2.2 国内超塑性的发展
• 1.3 Al-Mg合金中合金元素及第二相的作用
• 1.3.1 Al-Mg合金中合金元素
• 1.3.2 Al-Mg合金相变过程
• 1.4 超塑性变形概述
• 1.4.1 超塑变形特点
• 1.4.2 超塑性变形微观机理研究
• 1.4.3 超塑性的力学性能
• 1.4.4 超塑性能的影响因素
• 1.4.5 超塑变形过程中晶粒长大
• 1.5 超塑性变形过程空洞特征研究
• 1.6 本文选题意义与研究内容
• 第2章 材料及试验方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 热处理工艺
• 2.3.2 合金拉伸性能测试
• 2.3.3 合金金相组织观察和定量金相分析
• 2.3.4 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.5 透射电镜样品的制备与观察
• 2.3.6 X射线衍射物相分析（XRD）
• 第3章 合金的超塑性能及力学行为
• 3.1 合金超塑性能
• 3.1.1 合金延伸率随应变速率的变化
• 3.1.2 合金延伸率随温度的变化
• 3.2 合金的力学行为
• 3.2.1 A合金变形的应力－应变曲线
• 3.2.2 B合金变形应力－应变曲线
• 3.2.3 C合金变形的应力－应变曲线
• 3.3 合金应变速率敏感性系数m值
• 3.3.1 m值计算方法
• 3.3.2 合金m值变化规律
• 3.4 本章小结
• 第4章 合金的显微组织
• 4.1 轧制状态组织
• 4.2 退火及固溶时效态显微组织
• 4.2.1 A合金的显微组织
• 4.2.2 B合金的显微组织
• 4.2.3 C合金的显微组织
• 4.2.4 分析讨论
• 4.3 超塑变形前显微组织
• 4.3.1 合金第二相变化
• 4.3.2 晶粒变化
• 4.3.3 分析讨论
• 4.4 超塑变形显微组织
• 4.4.1 超塑变形后晶粒变化
• 4.4.2 不同拉伸温度下的变形组织
• 4.4.3 不同初始应变速率的变形组织
• 4.5 超塑变形机理
• 4.5.1 位错运动调节
• 4.5.2 动态再结晶协调机制
• 4.6 本章小结
• 第5章 合金超塑变形的空洞与断裂行为
• 5.1 合金超塑变形中空洞的形核及其原因
• 5.1.1 第二相处形核
• 5.2 合金超塑变形中空洞的长大规律
• 5.3 空洞形核、长大的影响因素
• 5.3.1 动态再结晶影响规律
• 5.3.2 应变速率对空洞的影响规律
• 5.3.3 温度的影响规律
• 5.4 合金超塑变形中的断裂行为
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附表
• 致谢