機(jī)械-電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下鋁合金微結(jié)構(gòu)演變研究.pdf

1、近年來，結(jié)構(gòu)輕量化的要求使得以鋁合金為代表的輕質(zhì)材料在加工制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著成形制造技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)鋁合金的成形能力及服役性能提出了更高的要求。大量研究表明，高速變形條件可有效提高鋁合金的成形能力。電磁成形是一種利用電磁力作用，無接觸驅(qū)動(dòng)坯料發(fā)生高速塑性變形的新技術(shù)，在提高鋁合金成形能力方面發(fā)揮巨大作用。但電磁驅(qū)動(dòng)高速成形條件下，鋁合金微結(jié)構(gòu)究竟發(fā)生怎樣的變化？且這種微結(jié)構(gòu)變化與常規(guī)高速成形相比又存在哪些區(qū)別？目前尚不清晰

2、。本研究擬通過系統(tǒng)研究鋁合金在機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形和電磁驅(qū)動(dòng)高速變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，揭示鋁合金在上述兩種不同高速變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變差異及機(jī)理。
　　本文以汽車及航空航天用典型鋁合金作為研究對(duì)象，首先采用霍普金森（Hopkinson）桿對(duì)AA7055鋁合金進(jìn)行高應(yīng)變率條件下的動(dòng)態(tài)壓縮測(cè)試，并與采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮進(jìn)行對(duì)比。采用透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)上述兩種加載條件下的變形試樣進(jìn)行微結(jié)構(gòu)表征，發(fā)現(xiàn)動(dòng)—靜態(tài)加載

3、條件下變形的鋁合金中形成了不同特征的位錯(cuò)胞形態(tài)，且動(dòng)態(tài)變形鋁合金中存在絕熱剪切帶及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。對(duì)上述現(xiàn)象，根據(jù)位錯(cuò)胞形成模型，并結(jié)合位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　其次，為了揭示電磁驅(qū)動(dòng)高速變形與機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形下鋁合金微結(jié)構(gòu)演變差異，本文通過添加/不添加驅(qū)動(dòng)片方式設(shè)計(jì)出一組機(jī)械—電磁驅(qū)動(dòng)高速變形實(shí)驗(yàn)；采用ASAME應(yīng)變分析軟件表征5052鋁合金在兩種條件下變形件的應(yīng)變分布及成形極限；采用電子背散射衍射（EBSD）及TEM

4、對(duì)變形鋁合金樣品的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明電磁-機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形下鋁合金具有相似的應(yīng)變分布和取向分布，但存在完全不同的位錯(cuò)組態(tài)，即電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下，其位錯(cuò)特征主要為位錯(cuò)胞與地毯式位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出波滑移塑性變形機(jī)制；而機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形下，鋁合金微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)平行分布的位錯(cuò)組態(tài)，表現(xiàn)出平面滑移塑性變形機(jī)制。采用ANSYS模擬軟件對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)高速變形過程中的渦流分布及溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并結(jié)合兩種加載模式下鋁合金樣品的受力狀態(tài)建立了位錯(cuò)形核與滑