2026铝合金热变形过程中动态组织演变规律研究

论文摘要

2026铝合金是美国铝业公司为加强和改善军事及商用航空铝合金的安全性及耐用性，于2001年开发出来的挤压铝合金，其Fe、Si杂质含量减少，并添加少量Zr以抑制热加工过程中的再结晶。本文通过在Gleeble-1500热模拟实验机上对2026铝合金进行热压缩高温变形实验，研究了合金在温度为300℃与450℃，应变速率为0.01s-1与10s-1，真应变为0.2、0.4、0.6、0.8时，合金的高温流变应力与应变速率、变形温度和变形程度之间的关系；通过光学显微镜（OM）、透射电子显微（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析手段探明了该合金热变形过程中的组织演变规律与动态析出行为；通过硬度实验分析热变形过程中合金的性能与组织动态演变的关系。主要研究结果如下：（1）2026铝合金高温压缩变形时峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小，2026铝合金流变应力均随应变的增加而迅速增大至峰值，之后随应变的增加趋于稳定，表现为动态回复特征。（2）随温度升高和变形速率的降低，晶粒组织长大。热变形过程中位错密度先增加，后减小，位错及亚晶随应变的增加而呈现不同的组态；变形温度高时，由于热激活的影响，亚结构的演变先于低变形温度下完成。（3）2026铝合金热变形过程中，变形初期，S（Al2CuMg）相及θ（Al2Cu）相原有的取向、分布遭到破坏，S相回溶速度快，θ相及Al3Zr相回溶现象较少；随变形进行，三种析出相可通过均质形核析出，或在位错及亚晶界等变形缺陷上异质形核析出，部分S相及θ相以Al3Zr相为形核点形核析出；变形后期，析出相长大粗化，Al3Zr相在S相及θ相上的长大粗化速度较快，变形后期可由LI12型向DO23型Al3Zr相转变。变形温度较高时，析出相回溶速度快，从饱和固溶体中析出数量增多，长大速度较快，Al3Zr粒子转变的速度加快。变形温度较低时，析出相偏向于在位错上或于其他相粒子上异质形核析出。变形速率较高时，回溶速度快，析出相异质形核数量增多，变形后期长大现象较小。（4）2026铝合金热压缩变形不同条件下的布氏硬度随着应变量的增大，硬度值先上升后下降。变形温度较高时，热压缩样的硬度值较高，高应变速率下，硬度下降趋势增快。2026铝合金热变形过程中的硬度变化是加工硬化、固溶强化、析出相强化与析出相回溶及长大软化的综合结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 Al-Cu-Mg 铝合金概述
• 1.1.1 Al-Cu-Mg 合金的元素特点及作用
• 1.1.2 Al-Cu-Mg 合金的主要强化相及其相变特征
• 1.1.3 Al-Cu-Mg 铝合金的应用和发展方向
• 1.2 Al-Cu-Mg 铝合金热变形行为的研究
• 1.2.1 Al-Cu-Mg 铝合金的流变应力行为
• 1.2.2 Al-Cu-Mg 铝合金热变形软化机制
• 1.3 2026 铝合金的发展与研究现状
• 1.4 论文研究的目的及意义
• 1.5 论文研究的内容
• 第2章 实验条件与方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.2 标准试样的制备
• 2.3 高温热压缩实验
• 2.4 显微组织观察
• 2.5 宏观硬度测试
• 第3章 2026 铝合金热变形动态软化演变规律研究
• 3.1 引言
• 3.2 2026 铝合金高温热变形流变力学行为
• 3.2.1 应变量对流变应力的影响
• 3.2.2 变形速率对流变应力的影响
• 3.2.3 变形温度对流变应力的影响
• 3.2.4 合金热变形的物理本质
• 3.3 2026 铝合金高温压缩金相显微分析
• 3.3.1 铸态试样分析
• 3.3.2 动态金相显微组织演变规律分析
• 3.3.3 变形温度对金相显微组织的影响
• 3.3.4 变形速率对金相显微组织的影响
• 3.4 2026 铝合金的热变形亚结构动态演变分析
• 3.4.1 高温高应变速率热变形过程中亚结构动态演变过程分析
• 3.4.2 低温高应变速率热变形过程中亚结构动态演变过程分析
• 3.4.3 变形温度对热变形过程中亚结构动态演变过程的影响
• 3.5 本章结论
• 第4章 2026 铝合金热变形动态析出行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 高温高应变速率热变形条件下动态析出行为
• 4.2.1 S 相的热变形动态析出行为
• 4.2.2 θ相的热变形动态析出行为
• 3Zr 相的热变形动态析出行为'>4.2.3 Al₃Zr 相的热变形动态析出行为
• 4.3 低温高应变速率热变形条件下动态析出行为
• 4.3.1 S 相的热变形动态析出行为
• 4.3.2 θ相的热变形动态析出行为
• 3Zr 相的热变形动态析出行为'>4.3.3 Al₃Zr 相的热变形动态析出行为
• 4.3.4 低温高应变速率热变形背散射组织演变规律
• 4.4 2026 铝合金热变形过程硬度变化规律分析
• 4.5 2026 铝合金热变形析出相组成 XRD 分析
• 4.6 变形温度及变形速率对 2026 铝合金动态析出行为的影响
• 4.7 分析与讨论
• 4.8 本章结论
• 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