鋁合金鋸齒形屈服現(xiàn)象中析出相及溶質(zhì)氣團作用的實驗和機理研究.pdf

1、在一定的溫度、應(yīng)變率或合適的預(yù)變形下，多種合金材料都會出現(xiàn)特殊的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，即時域上的鋸齒形應(yīng)力屈服和空域上的應(yīng)變局域化，這一現(xiàn)象被稱之為Portevin-Le Chatelier(PLC)效應(yīng)或鋸齒形屈服現(xiàn)象。目前對鋸齒形屈服現(xiàn)象的解釋中，為研究者所廣泛接受的是動態(tài)應(yīng)變時效(dynamic strainaging，DSA)理論，即材料微細觀結(jié)構(gòu)演化過程中，可動位錯和溶質(zhì)原子間的動態(tài)交互作用。 雖然目前對溶質(zhì)原子在DSA中發(fā)生

2、作用的微觀機制還沒有定論，但無論哪一種理論解釋，都重點考察了溶質(zhì)原子氣團對位錯運動的影響。而溶質(zhì)原子氣團對位錯的釘扎能力又與基體中的溶質(zhì)濃度密切相關(guān)。另一方面，析出相(沉淀)作為一種重要的障礙形式，能夠引起固溶體的晶格畸變，阻礙位錯運動，從而影響合金的塑性變形特性。所以，研究微觀上位錯、溶質(zhì)原子及析出相之間的相互關(guān)系有助于深刻理解DSA產(chǎn)生的機制。 本文借助不同溫度下的固溶處理改變合金的微細觀結(jié)構(gòu)(包括溶質(zhì)濃度、析出相含量、尺寸

3、及分布)，再通過宏觀及微觀實驗結(jié)果來分析溶質(zhì)原子氣團及析出相對鋸齒形屈服現(xiàn)象的影響，從而探究DSA產(chǎn)生的微觀機制。 在宏觀實驗方面，借助數(shù)字散斑干涉法(DSPI)，對經(jīng)過固溶處理的Al合金試件進行拉伸實驗，獲取應(yīng)力-時間曲線及PLC帶產(chǎn)生和傳播的空間位置信息。由應(yīng)力-時間曲線提取鋸齒形屈服的應(yīng)力跌落幅度、重加載時間、臨界應(yīng)變等特征量，并加以統(tǒng)計分析。依據(jù)已有的PLC帶分類方法及時空特征，分析本實驗中鋸齒形屈服類型與固溶處理溫度及

4、加載應(yīng)變率的關(guān)系。 在微觀實驗方面，利用透射電子顯微鏡，對幾種典型熱處理方式得到的Al合金試件的微細觀結(jié)構(gòu)進行觀察，重點考察析出顆粒尺寸及分布的演變規(guī)律。結(jié)合已有的研究成果，本文探討了溶質(zhì)氣團與沉淀顆粒在DSA中所起的作用，著重肯定了析出顆粒作為位錯運動的障礙對DSA具有顯著的影響。提出了決定DSA主導(dǎo)因素的機制：固溶處理溫度高于300℃時，可以得到溶質(zhì)濃度較高的過飽和固溶體，此時溶質(zhì)原子濃度對DSA的影響大于沉淀的影響而起主要