非熱處理強(qiáng)化鋁合金強(qiáng)度模型的研究.pdf

1、Hall-Petch公式能夠表征粗晶材料的晶界強(qiáng)化效應(yīng)，但在納米尺度下失效；現(xiàn)有的強(qiáng)度模型大多為各種強(qiáng)化機(jī)制加和的結(jié)果，形式復(fù)雜、參數(shù)眾多，不能準(zhǔn)確地反映金屬的強(qiáng)度。本文提出了“晶界密度”的概念(單位面積晶界長(zhǎng)度)，旨在從組織缺陷的角度將晶界密度l與位錯(cuò)密度ρ統(tǒng)一起來(lái)，通過(guò)統(tǒng)一的“缺陷”來(lái)反映材料的強(qiáng)度，系統(tǒng)研究鋁合金屈服強(qiáng)度與統(tǒng)一“缺陷”密度的定量關(guān)系。
　　本文采用1060純鋁與不可熱處理強(qiáng)化5A06鋁合金作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)形

2、變熱處理工藝控制鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得具備不同晶界密度、不同位錯(cuò)密度組織的鋁合金試樣；利用OM、TEM、EBSD和XRD表征試樣的晶界密度、晶界取向差角和位錯(cuò)密度，并通過(guò)室溫下的拉伸試驗(yàn)測(cè)試其力學(xué)性能；根據(jù)不同狀態(tài)鋁合金的組織性能關(guān)系分別建立起鋁合金晶界密度、位錯(cuò)密度對(duì)屈服強(qiáng)度貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式；最后以現(xiàn)有理論為基礎(chǔ)，分析位錯(cuò)密度與晶界密度的換算關(guān)系，并根據(jù)不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的組織參數(shù)和強(qiáng)度數(shù)據(jù)，結(jié)合晶界強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化模型，建立了

3、鋁合金的統(tǒng)一缺陷強(qiáng)化模型。
　　鋁合金冷軋?jiān)俳Y(jié)晶退火 OM分析顯示，通過(guò)小變形量高溫退火和大變形量低溫退火可獲得晶粒尺寸差異較大的鋁合金試樣；另外，力學(xué)性能測(cè)試表明鋁合金的屈服強(qiáng)度隨晶界密度的增大而增大，而其抗拉強(qiáng)度并無(wú)明顯變化，數(shù)據(jù)擬合結(jié)果顯示鋁合金的屈服強(qiáng)度與l1/2呈線性關(guān)系變化。
　　小變形量冷軋鋁合金低溫退火實(shí)驗(yàn)表明，冷軋態(tài)鋁合金的強(qiáng)度在退火30min后出現(xiàn)明顯的下降，延伸率有一定程度的提升。OM和EBSD結(jié)果顯示

4、退火過(guò)程中鋁合金的晶粒形態(tài)、尺寸及大小角晶界比例均沒(méi)有變化，而TEM下可觀察到明顯的位錯(cuò)回復(fù)現(xiàn)象。XRD半高峰寬的Williamson-Hall法分析結(jié)果表明冷軋-低溫退火鋁合金的屈服強(qiáng)度與ρ1/2呈線性關(guān)系。
　　完全退火態(tài)鋁合金不同變形量冷軋實(shí)驗(yàn)表明，冷軋變形態(tài)鋁合金的強(qiáng)化現(xiàn)象是晶界強(qiáng)化與位錯(cuò)強(qiáng)化共同作用的結(jié)果，其強(qiáng)度模型可由兩種機(jī)制的加和描述，即σ=σ0+K′ι1/2+αGbρ1/2。以統(tǒng)一缺陷理論為基礎(chǔ)，可推導(dǎo)出位錯(cuò)密度與