超细化组织铝镁合金应力松弛与蠕变规律研究

论文摘要

本文测试了在473K温度下,经120°等通道角挤压模具挤压后Al-6Mg合金以及90°模具挤压后Al-3.7Mg-0.2Zr合金的拉伸性能。利用俄罗斯产多功能加载试验机测试了挤压态Al-6Mg合金在298K～373K温度和4×10-5/s～4×10-3/s拉伸速率条件下的拉伸性能,研究了以2.4mm/min速率加载至345MPa挤压态Al-6Mg合金的应力松弛和蠕变规律,利用金相显微镜和透射电镜观察分析了挤压变形前后以及蠕变后合金的显微组织,建立了相应条件下的应力松弛和蠕变模型,挤压态Al-6Mg合金的应力松弛模型和稳态蠕变模型可以分别由σ=A0A1e- r-B0/B1+A2e- r-B0/B2+A3e- r-B0/B3和ε=A-B/T来描述,这为较低温度下合金的剩余应力和蠕变速率的预测与评价提供了可行手段。试验结果表明等通道角挤压工艺对铝镁合金有明显强化效果,随着挤压次数的增加,铝镁合金由原始粗大的等轴晶粒组织转变为超细化的亚晶粒和晶粒组织,产生了显著的细晶强化,使得铝镁合金的强度显著升高,而其延伸率则明显下降。随着拉伸应变速率的下降或温度的升高,挤压态Al-6Mg合金强度显著下降,而其延伸率却显著增加。这说明等通道角挤压变形是提高铝镁合金组织和性能的有效工艺途径。在298K～363K温度范围蠕变过程中,材料仍然保持了超细化的晶粒组织,但随着蠕变时间的增加,位错由原来的缠结形态逐渐转变为规则的位错列,晶界与亚晶界原来的尖锐平直形态特征逐渐消失,呈现圆润的弧形特征,部分区域内还出现了晶粒与亚晶粒的合并长大,导致材料的抗蠕变性能逐渐降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 防锈铝合金
• 1.2 铝合金的强化方法
• 1.2.1 铝合金的强化
• 1.2.2 细晶强化技术
• 1.2.3 等通道转角挤压技术（ECAP）
• 1.3 金属材料的拉伸、蠕变和应力松弛
• 1.3.1 金属材料的拉伸
• 1.3.2 金属材料的蠕变和应力松弛
• 1.4 课题的研究背景及意义
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 ECAP 挤压模具及试样的制备
• 2.3 拉伸、应力松弛及蠕变试样和试验设备
• 2.3.1 试样尺寸
• 2.3.2 试验设备
• 2.4 显微组织观察与分析
• 第3章 挤压态铝镁合金的力学性能
• 3.1 引言
• 3.2 挤压态铝镁合金的拉伸性能
• 3.2.1 挤压态Al-3.7Mg-0.2Zr 合金拉伸性能
• 3.2.2 挤压态Al-6Mg 合金拉伸性能
• 3.2.3 不同温度和拉伸速率条件下四次挤压态Al-6Mg 合金拉伸性能
• 3.3 四次挤压态Al-6Mg 合金的应力松弛规律
• 3.4 四次挤压态Al-6Mg合金的蠕变规律
• 3.5 本章小结
• 第4章 铝镁合金的显微组织分析
• 4.1 供货态铝镁合金的显微组织特征
• 4.2 挤压态铝镁合金的显微组织特征
• 4.2.1 挤压态Al-6Mg 合金显微组织特征
• 4.2.2 挤压态Al-3.7Mg-0.2Zr 合金显微组织特征
• 4.3 挤压态Al-6Mg合金蠕变后的显微组织特征
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢