不同應力狀態(tài)下2024鋁合金板的流變行為和微觀組織演化行為研究.pdf

1、塑性成形過程中，零件各個成形部位的應力狀態(tài)不一樣。應力狀態(tài)的不同會導致各部位流變行為和微觀組織演化行為出現(xiàn)不同。研究不同應力狀態(tài)下的流變行為和微觀組織演化行為有助于改進成形工藝和控制成形質(zhì)量。本文針對2024鋁合金軋制板材，采用基本力學性能試驗和金相觀察試驗研究不同應力狀態(tài)下的流變行為和微觀組織演化行為，主要內(nèi)容如下：
　　首先利用Zwick/Roell Z020電子萬能材料試驗機對2024鋁合金軋制板材沿軋制方向進行高溫拉伸和壓

2、縮試驗，分析和研究在不同應力狀態(tài)下的流變行為。結(jié)果表明，相同條件下拉伸應力大于壓縮應力。在低溫階段，應變速率對拉伸流變應力的影響更大，而高溫階段，應變速率對壓縮流變應力的影響更大。
　　基于拉伸和壓縮試驗結(jié)果分別建立了兩種應力狀態(tài)下的本構(gòu)方程。結(jié)果表明拉伸熱變形激活能小于壓縮熱變形激活能，這與材料內(nèi)部微觀組織演化有關，壓縮變形過程中因為發(fā)生再結(jié)晶需要更多的能量。
　　基于Prasad所提出的功率耗散準則和失穩(wěn)準則分別建立了拉

3、伸和壓縮應力狀態(tài)下的熱加工圖。結(jié)果表明在拉伸和壓縮變形條件下，失穩(wěn)區(qū)都出現(xiàn)在高溫高應變速率區(qū)域，功率耗散率最大值都出現(xiàn)在高溫低應變速率區(qū)域，這說明高溫低應變速率有利于材料的加工。并且拉伸條件下的功率耗散率小于壓縮條件，說明壓縮應力狀態(tài)下更容易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。
　　為研究熱拉伸和熱壓縮變形條件下2024鋁合金的微觀組織演化情況，對拉伸和壓縮變形之后的試樣進行金相觀察和EBSD觀察。EBSD觀察結(jié)果顯示功率耗散系數(shù)峰值區(qū)域，即溫度為4

4、50℃，應變速率為0.001s-1條件下，拉伸未發(fā)現(xiàn)明顯再結(jié)晶現(xiàn)象，僅出現(xiàn)少數(shù)小角度晶界；壓縮試樣中發(fā)現(xiàn)了有明顯再結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒內(nèi)部小角度晶界遍布整個區(qū)域。不同應力狀態(tài)下的不同組織演化情況可以歸結(jié)于不同的晶界運動，包括晶界遷移、晶界滑移和小角度晶界向大角度晶界的轉(zhuǎn)化。
　　基于金相觀察得到的晶粒尺寸信息分別建立了拉伸和壓縮應力狀態(tài)下的晶粒尺寸模型。由于壓縮應力狀態(tài)下發(fā)生較充分的再結(jié)晶，能獲得足夠多的再結(jié)晶晶粒尺寸信息，所以壓縮晶粒