熱加工工藝對(duì)2024鋁合金微觀組織與性能的影響.pdf

1、2024鋁合金作為航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)材料,隨著該領(lǐng)域的發(fā)展,對(duì)其綜合性能提出更高要求,但國(guó)內(nèi)材料在性能上與國(guó)外產(chǎn)品相比還存在一定的差距,為了進(jìn)一步改善國(guó)內(nèi)2024鋁合金的性能,本文通過對(duì)2024鋁合金熱加工行為的研究,研究了變形溫度、變形速率以及變形量對(duì)材料性能及微觀組織的作用,從而為提高合金綜合性能提供理論指導(dǎo)。在Gleeble1500D上對(duì)2024鋁合金進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn),壓縮參數(shù):300-450℃、0.01-10s-1,研究了

2、2024鋁合金的流變應(yīng)力行為,建立了流變應(yīng)力本構(gòu)模型和熱加工圖;通過OM、EBSD等實(shí)驗(yàn)手段,研究了2024鋁合金組織演變規(guī)律;通過熱軋實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了熱加工圖的準(zhǔn)確性與實(shí)用性;通過對(duì)熱變形樣品進(jìn)行495℃/2h固溶185℃/12h時(shí)效熱處理。本研究主要內(nèi)容包括：
　　①2024鋁合金經(jīng)熱壓縮變形,其流變應(yīng)力隨著應(yīng)變量的增加先增大至峰值,之后隨著應(yīng)變量的增加,有不同程度減小,流變應(yīng)力的大小取決于變形溫度與應(yīng)變速率,流變應(yīng)力隨著變

3、形溫度的增大而減小,隨著應(yīng)變速率的增大而增大。采用Zener-Hollonmon函數(shù)的雙曲正弦形式來描述材料的熱變形行為,得其熱激活能Q為367.37kJ/mol。
　?、诨趧?dòng)態(tài)DMM模型,根據(jù)熱壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立2024鋁合金的加工圖,確定不同應(yīng)變條件下的最優(yōu)加工區(qū)域,并分析變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)材料微觀組織的影響規(guī)律:隨著變形溫度的升高,材料中的軟化機(jī)制由動(dòng)態(tài)回復(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶;隨著應(yīng)變速率的增大,合金動(dòng)態(tài)回復(fù)或動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度

4、減小。2024鋁合金在應(yīng)變量為0.6時(shí)的最優(yōu)加工區(qū)域?yàn)?370-440℃、0.005-0.01s-1。
　　③2024鋁合金壓縮樣經(jīng)固溶時(shí)效熱處理后,其組織中等軸晶的數(shù)量隨著LnZ值的增大而增大,且當(dāng)LnZ值較高時(shí),等軸晶尺寸細(xì)小,而當(dāng)LnZ值較低時(shí),等軸晶尺寸較大,合金中還有較多拉長(zhǎng)的變形組織。對(duì)熱處理前后的2024熱壓縮樣進(jìn)行EBSD標(biāo)定,得到結(jié)果:熱處理前,隨著LnZ值的降低,合金中小角度晶界比例減小,而低∑晶界的含量隨呈先

5、降后增的變化趨勢(shì);熱處理后,合金中小角度晶界大大減少,其數(shù)量隨著 LnZ值的降低而增大,而低∑晶界的含量隨呈先增后降的變化趨勢(shì)。
　　④通過對(duì)熱軋及熱軋后經(jīng)熱處理的樣品進(jìn)行OM、EBSD以及力學(xué)性能測(cè)試,隨著熱軋變形量的增大,2024組織被拉長(zhǎng)至條狀,組織中小角度晶界增強(qiáng),強(qiáng)度增大,延伸率降低。經(jīng)熱處理后,2024鋁合金晶界處粗大析出相數(shù)量減少,晶粒內(nèi)部細(xì)小析出相更加彌散;合金力學(xué)性能顯著增強(qiáng),隨著變形量增加,抗拉強(qiáng)度先增后減,而