高固相半固態(tài)7075鋁合金坯料制備及壓縮變形行為研究.pdf

1、半固態(tài)加工（Semisolid Processing,SSP）是將含有非枝晶顆粒的半固態(tài)漿料或坯料在凝固溫度范圍內(nèi)加工的一種近凈成形技術(shù)，融合了液態(tài)金屬易成形性和固態(tài)金屬高品質(zhì)的優(yōu)點，為高強韌性鋁合金的發(fā)展與應(yīng)用開辟了新的道路。目前，再結(jié)晶重熔法（Recrystallization and partial melting，RAP）廣泛用于制備高固相半固態(tài)坯料，然而對RAP法所制備的半固態(tài)微觀組織的形成機制及演化缺乏系統(tǒng)認識，而且對半固態(tài)

2、合金坯料的組織控制及其變形行為也一直是SSP的重要研究內(nèi)容。
　　本研究以7075鋁合金為研究對象，采用RAP法制備半固態(tài)合金坯料，考察不同工藝參數(shù)（如預(yù)變形擠壓比，等溫溫度，等溫時間）對半固態(tài)合金微觀組織的影響。進一步，對所獲得的高固相半固態(tài)鋁合金坯料進行壓縮變形，研究高固相半固態(tài)合金在變形過程中微觀組織的演化以及坯料組織拓撲結(jié)構(gòu)對變形行為的影響規(guī)律，為SSP提供理論依據(jù)。通過該項研究，主要取得了以下成果：
　　預(yù)變形擠壓

3、后的7075鋁合金在重熔過程中依次發(fā)生部分再結(jié)晶、液相形成、晶間液相滲透和晶粒粗化四個階段。隨著重熔溫度的升高，晶粒尺寸先減小后增大，球形度越來越高。隨著保溫時間的延長，晶粒發(fā)生連續(xù)粗化，晶粒粗化速率隨著保溫溫度的增大而增加，然而當(dāng)保溫時間達到25分鐘時球形系數(shù)有降低現(xiàn)象。此外，半固態(tài)坯料微觀組織具有各向異性特征，相比于縱截面（平行于擠壓方向），橫截面（垂直于擠壓方向）固相晶粒尺寸更細小、球形度更加圓整。
　　隨著預(yù)變形擠壓比增大

4、，半固態(tài)合金的晶粒尺度減小，但是晶粒的粗化速度增大。當(dāng)擠壓比增加到一定程度后，沿著擠壓方向存在長徑比較大的固相晶粒，如果對擠壓比為25的7075鋁合金進行固溶處理后，半固態(tài)合金固相顆粒的球形度更佳。
　　隨著預(yù)變形7075合金變形溫度的升高及保溫時間的延長，其應(yīng)力應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力明顯降低，表觀粘度也相應(yīng)降低，出現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象，并且應(yīng)變速率的降低也會引起峰值應(yīng)力降低。在其他條件相同時，預(yù)變形擠壓比越高，半固態(tài)坯料的峰值應(yīng)力反而隨之

5、升高，與擠壓比增加導(dǎo)致半固態(tài)坯料細小的現(xiàn)象相違背。據(jù)分析，隨著擠壓比增加，縱橫向的球形度比值或三維形狀因子（M=SF縱/SF橫）降低，使晶粒在三維空間內(nèi)的不規(guī)則程度增加，增大其變形應(yīng)力，因此不僅晶粒的尺寸而且晶粒的三維球形度也嚴重影響了半固態(tài)坯料變形行為。
　　半固態(tài)合金的固相拓撲結(jié)構(gòu)也對變形行為有顯著影響。沿著90o方向（垂直于擠壓方向）試樣的峰值應(yīng)力大小明顯低于沿0o方向（平行于擠壓方向）試樣的峰值應(yīng)力。其中，0o和90o方向