等通道转角挤压制备高强铝合金的组织性能与织构演变

论文摘要

现代工业的发展对金属材料使用性能提出更高要求,在现有基础上,通过材料微观组织控制,使材料性能进一步提高,是一种经济有效的方法。强烈塑性变形方法是细化材料组织结构,改善材料综合性能的方法之一,其加工过程不改变材料任何成分,通过晶粒细化可以有效地提高材料的强度和塑韧性。本文选用7005铝合金为研究对象,通过等通道转角挤压工艺对其进行挤压加工,然后对原样,标准退火样和挤压五道次的试样分别进行显微组织与力学性能的研究,分析晶粒细化与力学性能提高机制。利用XRD衍射极图织构分析法,分析各道次挤压后试样的织构演变规律。通过研究及实验数据主要得到以下结论：(1)确定7005铝合金的挤压退火温度为450℃。随着退火温度的升高,7005铝合金抗拉强度和硬度下降,断后延伸率呈线性增加趋势,达到450℃后,力学性能趋于平稳,这时的铝合金已完成再结晶过程。(2)经过五道次等通道转角挤压后,7005铝合金晶粒得到细化,组织变得更加均匀。7005铝合金的力学性能得到显著改善,随着挤压道次的增加,7005铝合金的显微硬度、压缩屈服强度和抗拉强度逐渐提高。根据实验数据,可知抗拉强度由189MPa增加到468MPa,屈服强度由174MPa增加到456MPa,试样X面的显微硬度由83.6HV增加到148.6HV。(3)通过对金相组织以及拉伸断口形貌的分析,7005铝合金在ECAE工艺多道次挤压加工后,同时有强化相MgZn2和第二相Fe元素的析出。通过SEM图片的分析,当室温拉伸时,各工艺加工后的铝合金拉伸断口均由韧窝和撕裂棱组成,表现出韧性断裂特征,同时在韧窝的中心处有明显的第二相粒子形态,可判定强化相和第二相粒子对材料力学性能的提高起到的关键的作用。(4)通过XRD衍射对7005铝合金不同道次挤压后的衍射峰值以及织构的极图进行测定,在挤压的初期,织构表现为{100}<110>旋转立方织构,即剪切织构。随着挤压道次与变形量增加,织构逐渐转变为稳定的{211}<110>A织构和{111}<110>Z织构分量。通过对7005铝合金经等通道转角挤压方法的研究,发现7005铝合金的组织细化,ECAE在降低织构强度的同时使各方向性能更加平均,从而大大的改善铝合金的变形能力,提高材料塑韧性,是一种改善铝合金微观组织的有效方法,在铝合金型材、结构件等加工领域具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高强铝合金的发展及研究现状
• 1.2 制备超细晶材料的强烈塑性变形法
• 1.2.1 累积叠轧工艺
• 1.2.2 高压扭转工艺
• 1.2.3 多向锻造工艺
• 1.2.4 反复折皱矫直工艺
• 1.2.5 等通道转角挤压
• 1.3 等通道转角挤压技术的研究概况
• 1.3.1 各种连续等通道转角挤压技术
• 1.3.2 ECAE工艺路线及特点
• 1.3.3 ECAE影响因素
• 1.3.4 ECAE方法织构研究进展
• 1.4 研究目的、意义和内容
• 第二章 晶体织构分析方法
• 2.1 晶体取向
• 2.1.1 取向的概念
• 2.1.2 取向的表达方法
• 2.2 晶体织构简介
• 2.3 织构的测量方法
• 2.3.1 X射线衍射分析技术
• 2.3.2 电子背散射衍射（EBSD）分析技术
• 2.4 织构的表达方法
• 2.4.1 极图
• 2.4.2 反极图
• 2.4.3 取向分布函数
• 2.5 形变织构
• 2.6 总结
• 第三章 实验过程与研究方法
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验材料加工及检测用仪器
• 3.3 关于本论文试样位向的说明
• 3.4 实验方案设计
• 3.4.1 实验流程图
• 3.4.2 工艺流程及各工序作用
• 3.5 实验内容
• 3.5.1 退火温度测量实验
• 3.5.2 等通道转角挤压实验
• 3.5.3 力学性能测试
• 3.5.4 组织性能检测
• 3.5.5 织构测定试验
• 3.6 本章小结
• 第四章 7005铝合金等通道转角挤压显微组织及力学性能分析
• 4.1 工艺实验研究和细化过程分析
• 4.1.1 均匀化退火制度的确定
• 4.1.2 退火温度对显微组织的影响和变化机理
• 4.1.3 退火铝合金的拉伸断口形貌分析
• 4.1.4 ECAE工艺分析
• 4.2 7005铝合金组织观察及分析
• 4.2.1 7005铝合金ECAE一道次后的显微组织
• 4.2.2 7005铝合金ECAE二道次后的显微组织
• 4.2.3 7005铝合金ECAE三道次后的显微组织
• 4.2.4 7005铝合金ECAE四道次后的显微组织
• 4.3 7005铝合金的力学性能测试
• 4.3.1 拉伸性能测试
• 4.3.2 硬度测试及分析
• 4.3.3 压缩性能测试及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 等通道转角挤压过程中7005铝合金织构演变规律
• 5.1 等通道转角挤压过程中的XRD分析及挤压前检测
• 5.1.1 等通道转角挤压过程中的XRD分析
• 5.1.2 原样与退火样XRD检测与织构测定
• 5.2 等通道转角挤压过程中的织构分析
• 5.2.1 7005ECAE一道次织构演变
• 5.2.2 7005ECAE二道次织构演变
• 5.2.3 7005ECAE三,四道次织构演变
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录