6063鋁合金動態(tài)載荷變形條件下的力學響應和微觀組織演變.pdf

1、可熱處理強化的6系鋁合金，由于具有成型性好、耐腐蝕性強和強度較高等特點，廣泛應用于汽車領域以替代原有鋼制零部件，是實現(xiàn)輕量化最理想的結構材料之一。眾所周知，鋁合金結構件在服役過程中除了受靜態(tài)載荷外，還不可避免地要承受動態(tài)沖擊載荷。然而，目前有關6系鋁合金的研究主要集中在中低應變速率條件下的變形行為及顯微組織演變，對其在高速沖擊載荷下的變形行為、本構關系、變形機制及顯微組織演變的研究還較少。為了提高6系鋁合金結構件在汽車等領域運用的可靠性

2、和服役壽命，有必要對鋁合金在沖擊載荷下的力學響應及顯微組織演變進行研究。
　　本文以6063鋁合金為研究對象，通過靜態(tài)和動態(tài)壓縮變形，研究該合金在不同應變速率、不同變形溫度和不同應變量條件下的力學行為，結合金相顯微鏡、透射電子顯微鏡和X射線衍射儀等先進顯微組織表征技術，探究該合金在變形過程中的顯微組織演變機制，本文完成的研究工作及主要成果如下:
　　(1)6063鋁合金在高速沖擊條件下無尺寸效應，可以通過減小試樣尺寸來獲得較

3、高的應變速率。經固溶處理后的鑄態(tài)6063鋁合金在動態(tài)沖擊載荷下的應變速率敏感性不強，而經人工時效處理后的鑄態(tài)6063鋁合金卻表現(xiàn)出明顯的正應變速率敏感性，且其應變速率敏感性隨時效時間的增加先增加后減小?；阼T態(tài)6063鋁合金在高速沖擊載荷下的應力-應變曲線，提出了一個包含溫升效應和應變速率效應函數的Johnson-Cook修正模型。利用該修正模型對鑄態(tài)6063鋁合金在較大應變速率范圍內的流變應力進行了預測，其擬合結果與實驗結果吻合較好。

4、
　　(2)經人工時效處理后的鑄態(tài)6063鋁合金在高速沖擊載荷下，其析出相能有效阻礙位錯的運動，且這一效應隨變形時間的減小和析出相彌散化程度的增加而不斷增加，因此材料表現(xiàn)出不同的應變速率敏感性。經不同時效處理后合金中析出相在動態(tài)沖擊載荷下的演變行為表現(xiàn)出完全不同的特征。在欠時效合金中發(fā)現(xiàn)了析出相動態(tài)析出現(xiàn)象，峰時效合金的析出相則出現(xiàn)了一定程度的扭曲變形，并有少量回溶現(xiàn)象，但對于過時效態(tài)合金來說其析出相的變化卻不明顯。此外，各熱處理

5、狀態(tài)合金在沖擊變形后均形成了明顯的<110>織構，織構強度隨應變和應變速率的增加而增加。
　　(3)擠壓態(tài)6063-T4鋁合金在低應變速率和動態(tài)壓縮下的力學性能都表現(xiàn)出明顯的各向異性。0°方向試樣強度最高，45°方向試樣強度最低。6063-T4鋁合金擠壓棒材中主要織構組分為{112}<111>和{110}<111>。對于{112}<111>織構，沿著0°，45°和90°方向的最大施密特因子分別為0.27，0.49和0.41。對于{

6、110}<111>織構，沿著0°，45°和90°方向的最大施密特因子分別為0.27，0.43和0.41。0°方向施密特因子最小，45°方向施密特因子最大。在動態(tài)沖擊過程中，擠壓態(tài)6063-T4鋁合金的原始織構隨應變量的增加逐漸減弱，并形成新的變形織構，應變速率對織構演變的影響較小。
　　(4)在100℃到400℃的溫度范圍低應變速率壓縮時，擠壓態(tài)6063-T4鋁合金材料的應力隨著溫度的升高而降低，合金熱變形過程中的軟化機制主要為動

7、態(tài)回復。隨著變形溫度升高和應變速率減小，原始的擠壓纖維晶粒不斷分解，變形溫度為400℃，應變速率為0.01s-1時，擠壓態(tài)6063-T4鋁合金中出現(xiàn)大量細小晶粒。
　　(5)在-100℃到400℃溫度范圍內動態(tài)壓縮時，擠壓態(tài)6063-T4鋁合金的應力均隨應變速率的增加而增加。當變形溫度在-100℃到100℃區(qū)間時，在相同應變速率下合金的應力隨變形溫度的升高迅速下降，這是由于鋁合金啟動交滑移所需要的臨界應力隨變形溫度的升高迅速降低。