变形铝合金表面晶粒超细化研究

论文摘要

通过累积滚压塑性变形方法在5052铝合金表面形成具有一定厚度的超细晶组织。采用金相显微镜,X—射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）等测试设备对表层变形层的组织结构进行系统分析,利用显微硬度试验机测试了表面层不同深度的硬度分布。探讨了滚压条件对5052铝合金组织与性能的影响。主要研究结果如下:1、铝合金5052经过表面累积滚压处理后,表层形成了超细晶粒,随着滚压条件（滚压压力、滚压速度、滚压时间）参量值的增加,晶粒尺寸呈现先下降,再上升到某一值后趋于平稳的趋势,有动态再结晶现象发生。X-射线测试表明,滚压后,最小晶粒平均尺寸约为32nm,表面层的平均微观应变约0.015%左右。2、铝合金5052随着滚压参数压力、速度和时间的增加,变形层的厚度增加,变形层最厚可以达到2250μm。3、表面累积滚压处理5052合金表层晶粒细化导致硬度明显增大,随着滚压参数压力的增加,表面显微硬度增加并趋于稳定;随着滚压参数时间的增加,表面显微硬度先增加后下降;随着滚压参数速度和压力的增加,表面显微硬度增加,增加到某一值趋于较稳定;动态再结晶使表层晶粒尺寸增加但表层显微硬度并没有因此而下降。表面显微硬度大约为HV0.05120,比原始硬度提高了2倍以上,随距离表面深度增加,硬度值减小,直至原始组织硬度。4、铝合金5052经过累积滚压处理后,晶粒细化促使金属表面钝化能力增加,在仿海水模拟实验中,平均腐蚀率降低了1/3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铝合金概述
• 1.2.1 铝合金的发展及应用概况
• 1.2.2 铝合金的分类
• 1.2.3 铝合金的强化途径
• 1.2.4 5052铝合金
• 1.3 超细晶材料
• 1.3.1 纳米及超细晶材料发展概述
• 1.3.2 超细晶材料的性能
• 1.3.3 超细晶材料的应用现状
• 1.4 表面纳米化技术的发展现状
• 1.4.1 纳米表面工程
• 1.4.2 实现表面纳米化的三条途径
• 1.4.3 金属表面纳米化的发展
• 1.5 超细晶材料的腐蚀性能
• 1.6 课题来源及主要研究内容
• 1.7 课题研究意义
• 第二章 滚压条件对5052铝合金显微组织的影响
• 2.1 引言
• 2.2 滚压实验装置
• 2.3 试验材料与试样制备
• 2.4 滚压处理方案
• 2.5 实验方法与过程
• 2.5.1 金相显微组织观察
• 2.5.2 X-射线衍射分析
• 2.5.3 试样原始晶粒度的测量
• 2.5.4 残余应力的测定
• 2.6 试验结果
• 2.6.1 显微组织
• 2.6.2 X-射线衍射晶粒测量结果
• 2.6.3 X-射线衍射表面应力测量结果
• 2.7 结果分析与讨论
• 2.7.1 组织特征分析
• 2.7.2 X-射线衍射表面应力结果分析
• 2.7.3 滚压压力对材料表面晶粒尺寸的影响
• 2.7.4 滚压时间对材料表面晶粒尺寸的影响
• 2.7.5 滚压速度对材料表面晶粒尺寸的影响
• 2.8 结论
• 2.9 本章小结
• 第三章 滚压条件对5052铝合金表面硬度分布及其变形层深度的影响
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 不同滚压压力下硬度测量结果
• 3.3.2 不同滚压时间下硬度测量结果
• 3.3.3 不同滚压速度下硬度测量结果
• 3.4 结果分析与讨论
• 3.4.1 滚压压力对5052铝合金硬度的影响
• 3.4.2 滚压时间对5052铝合金硬度的影响
• 3.4.3 滚压速度对5052铝合金硬度的影响
• 3.4.4 5052铝合金变形层的弹塑性理论分析
• 3.5 结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 滚压条件对5052铝合金耐仿海水腐蚀的影响
• 4.1 引言
• 4.2 铝及铝合金的腐蚀种类
• 4.3 金属钝化的机理
• 4.4 试验方法
• 4.5 试验结果
• 4.5.1 腐蚀动力学规律研究
• 4.5.2 腐蚀形貌特征
• 4.5.3 腐蚀产物成分
• 4.5.4 物相分析
• 4.6 结果分析与讨论
• 4.6.1 腐蚀规律分析
• 4.6.2 滚压条件对5052铝合金耐蚀性能的影响
• 4.6.3 腐蚀产物分析
• 4.7 结论
• 4.8 本章小节
• 第五章 结论
• 5.1 实验总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况