7NO1铝合金高温变形行为研究

论文摘要

交通运输工具及航空航天器材的轻量化是实现节能环保的重要措施之一。铝合金因具有质量轻、比强度高、加工性好、可焊接、耐腐蚀和美观等优良性能而成为轻质材料的首选。7xxx系铝合金因可通过热处理进行强化而具有较高的比强度,同时它还具有良好的热加工性、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性,使其在交通运输、航空航天和其它工业部门得到广泛应用。目前我国对7xxx系高强铝合金的研究尚处于起步阶段,在合金的高温变形性能、型材加工及应用等方面尚需开展大量工作,在制定合金的挤压、轧制和锻造等热加工工艺时,尚缺少可靠的理论依据。本文旨在通过等温轴对称热压缩模拟实验,研究7N01铝合金高温塑性变形流变力学行为特点和微观组织演变规律,及其与变形条件（变形温度、应变速率、应变量）和材料特性之间的关系,为7N01铝合金热加工工艺方案的制定、型材组织与性能的预测和控制,为优化模具设计和设备选型等提供实验基础和理论依据。本文在Gleeble-1500热模拟实验机上进行7N01铝合金的等温轴对称压缩实验。实验温度为300、350、400、450和500℃,应变速率为0.05、0.5、5及50s-1。由实验数据建立其高温变形本构方程,研究合金高温变形时流变力学行为的特点。通过光学显微镜和透射电子显微镜（TEM）观察合金热变形后的微观组织结构,探讨其高温变形过程中组织结构的变化规律及其影响因素。研究发现,7N01铝合金高温变形流变应力主要受变形温度、应变速率和应变量的影响。流变应力在较小应变下即达到一较大值,且随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。合金在高应变速率下变形时,变形热引起的试样温升非常显著,为保证变形本构方程的精确性,需对流变应力的测量值进行相应修正。合金高温变形时微观组织演化机制主要受变形温度和应变速率的影响。合金在较低变形温度300、350℃下变形时,以动态回复为主要软化机制,在400℃和450℃下变形时,发生了几何动态再结晶,在500℃下变形时以连续动态再结晶为主要软化机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 7xxx 系铝合金应用概述
• 1.3 7xxx 系铝合金化学元素及其合金化作用
• 1.4 7xxx 系铝合金的物相组成
• 1.5 7xxx 系铝合金的铸态组织
• 1.6 金属及合金高温变形行为研究内容
• 1.6.1 流变应力及本构方程
• 1.6.2 高温变形软化机制
• 1.7 本文研究目的及内容
• 第2章 实验方法及实验内容
• 2.1 高温变形实验方法的选择
• 2.1.1 拉伸实验法
• 2.1.2 扭转实验法
• 2.1.3 压缩实验法
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 高温变形实验
• 2.2.2 微观组织观察
• 2.3 本章小结
• 第3章 7N01 铝合金高温变形力学行为
• 3.1 真应力-应变曲线
• 3.2 变形本构方程
• 3.3 高应变速率下流变应力的修正
• 3.3.1 高应变速率下变形时试样的温升
• 3.3.2 流变应力的相应修正
• 3.4 本构常数的求解
• 3.4.1 利用本构方程计算常数α
• 3.4.2 采用平行法则计算常数α
• 3.5 本章小结
• 第4章 高温塑性变形微观组织的演变
• 4.1 变形前组织结构
• 4.2 高温压缩变形后的组织
• 4.2.1 300℃下的变形组织
• 4.2.2 350℃下的变形组织
• 4.2.3 400℃和450℃下的变形组织
• 4.2.4 500℃下的变形组织
• 4.2.5 变形过程中第二相粒子的行为及其对流变应力的影响
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录