5A02鋁合金在極端變形條件下的微結(jié)構(gòu)演變.pdf

1、現(xiàn)代制造技術(shù)使得材料與結(jié)構(gòu)的輕量化成為新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主流。鋁合金是一種輕型金屬材料，廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車(chē)、船舶等制造領(lǐng)域。目前，新型高速成形技術(shù)已成為鋁合金工業(yè)制造的重要加工方法，但由此帶來(lái)的高應(yīng)變率、大應(yīng)變、無(wú)接觸加載等加工條件勢(shì)必影響鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)及成形件力學(xué)性能?；谏鲜鲅芯勘尘?，本文擬以5A02鋁合金為研究對(duì)象，采用準(zhǔn)靜態(tài)、霍普金森壓桿研究大應(yīng)變對(duì)該鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)的影響；基于電磁成形技術(shù)，通過(guò)特殊實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究高

2、應(yīng)變率條件下，電磁力、機(jī)械力加載方式對(duì)鋁合金塑性變形機(jī)制的影響。最后對(duì)塑性變形獲得的不同微觀組織結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行性能測(cè)試。主要發(fā)現(xiàn)如下：
　　首先，本文分別采用萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、霍普金森壓桿進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)。對(duì)獲得的具有相同塑性應(yīng)變的樣品，進(jìn)行織構(gòu)（EBS D）及透射電鏡（TEM）分析，研究大應(yīng)變對(duì)材料織構(gòu)及微觀組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)加載條件下，當(dāng)應(yīng)變低于0.6時(shí)，變形鋁合金的微觀組織結(jié)構(gòu)全部為位錯(cuò)組態(tài)；但當(dāng)應(yīng)變

3、增加至0.85時(shí)，在其微觀組織中發(fā)現(xiàn)了納米孿晶結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)納米孿晶的形成機(jī)理，對(duì)粗晶鋁合金中出現(xiàn)納米孿晶這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋?zhuān){米孿晶在應(yīng)力集中區(qū)域由多層錯(cuò)的相互疊加形成。
　　考慮到電磁驅(qū)動(dòng)（無(wú)接觸）與傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形具有完全不同的加載方式，這可能會(huì)帶來(lái)不同的變形機(jī)制及微觀組織結(jié)構(gòu)演變。針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，本文在前期研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了電磁、機(jī)械驅(qū)動(dòng)對(duì)5A02鋁合金變形機(jī)理的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電磁驅(qū)動(dòng)高速變形鋁合金同時(shí)具有銅

4、型織構(gòu)和黃銅型織構(gòu)，而機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形鋁合金樣品中銅型織構(gòu)消失，這表明電磁驅(qū)動(dòng)試樣變形發(fā)生大量交滑移，而機(jī)械驅(qū)動(dòng)沒(méi)有發(fā)生大量交滑移。透射電鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電磁驅(qū)動(dòng)高速變形樣品的微結(jié)構(gòu)以位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)為主，表現(xiàn)為波滑移機(jī)制，而機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形樣品的微結(jié)構(gòu)位錯(cuò)墻結(jié)構(gòu)為主，表現(xiàn)為平面滑移機(jī)制。針對(duì)上述現(xiàn)象，本文根據(jù)短程有序結(jié)構(gòu)（SRO）理論與晶體滑移系開(kāi)動(dòng)原理進(jìn)行理論分析。材料內(nèi)部偏聚的 SRO結(jié)構(gòu)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)造成機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形樣品以平面滑移為主

5、，而電磁力開(kāi)動(dòng)更多滑移系致使電磁驅(qū)動(dòng)高速變形樣品發(fā)生波滑移。
　　對(duì)電磁、機(jī)械驅(qū)動(dòng)高速變形獲得的具有不同微觀組織結(jié)構(gòu)的鋁合金樣品，本文進(jìn)一步分析了微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)成形件性能的影響。如采用微壓痕測(cè)試儀進(jìn)行硬度測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未變形樣品相比，高速變形樣品發(fā)生了加工硬化，但電磁、機(jī)械驅(qū)動(dòng)樣品的硬度值差異較小。采用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行腐蝕測(cè)試，電磁、機(jī)械驅(qū)動(dòng)樣品的點(diǎn)蝕電位與原始樣品相當(dāng)，兩種試樣都具有較好的腐蝕性能。針對(duì)以上結(jié)果，本文從微觀結(jié)構(gòu)