高强铝合金热加工静态软化行为与组织演变

作     者：陈明义 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈慧琴

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：高强铝合金 双道次 静态软化 析出相 组织演变 

摘      要：新型高强A1-Zn-Mg-Cu铝合金在热加工过程中不仅受到变形温度、应变速率和变形量造成的动态组织演变的影响,还不可避免的受到道次间保温时由于热变形产生的微观结构处于不稳定状态而发生的静态再结晶、静态回复、静态析出的影响。本文通过双道次热压缩实验,借助光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度测试研究分析了该铝合金的流变应力软化行为和相应的微观组织演变。一、在Thermecmastor-Z热力模拟机上通过双道次热压缩实验研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金铸态试样在温度为300℃、330℃、360℃和400℃,应变速率为0.01s、0.1s和1s,预变形量为33%、40%和50%条件下道次间保温000s的流变应力软化行为。(1)通过对在相同应变速率0.1s,相同变形量33%,温度为300℃、330℃、360℃和400℃的应力-应变曲线比较,结果发现该合金的双道次热压缩应力软化程度随着温度的升高而降低,随保温时间延长而升高。在300℃30℃时第二道次应力低于于第一道次结束时的应力,出现软化现象,且第二道次应力随着道次保温时间延长而降低;当温度达到360℃时,出现第二道次应力高于第一道次结束时的应力的硬化现象,但第二道次应力仍随着道次保温时间延长而降低;当温度达到400℃时,不仅出现硬化现象,而且第二道次应力基本不随保温时间延长而下降。对温度330℃,变形量33%条件下应变速率为0.01s、0.1s和1s下的应力-应变曲线的比较,结果发现软化程度随着应变速率的升高而增大,随着道次保温时间延长而升高。对在温度330℃,应变速率1s条件下不同预变形量的应力-应变曲线比较,结果发现软化程度随应变量的增加变化不大,但随着道次保温时间延长而升高。(2)观察金相组织,在300℃、330℃、360℃的金相图中发现随着保温时间的延长第二相析出逐渐增多,以至于晶界模糊;在400℃的金相图中没有发现第二相析出迹象,晶界清楚。在300℃、360℃、400℃晶粒尺寸呈现出随着保温时间先增大后减小的趋势。(3)通过TEM可以发现,在330℃条件下第二相的析出最多,主要有圆形和长条形两种,尺寸最大可达到500nm;400℃条件下不仅位错密度减小而且第二相只有AlZr粒子。(4)通过硬度测试发现,硬度随着道次间应力软化程度增大而下降。在300℃60℃时硬度随着道次保温时间延长而降低,随着温度的升高而增高。400℃时硬度和360℃接近,且基本不随保温时间变化。综合软化情况可以推测出:引起软化的原因主要为回复和析出。二、在Gleeble-1500D热力模拟实验机上,通过双道次等温热压缩实验研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金改锻试样的流变应力软化行为和相应的微观组织演变,实验温度为300℃和400℃,每道次应变0.4,道次间隔时间为1000s,应变速率为0.01s和1s。结果表明,该新型合金的双道次热压缩应力软化程度随着温度的升高而降低,随着应变速率的升高而增大,随着道次保温时间延长而升高。400℃时,合金在变形过程中的回复和再结晶较充分,释放了大部分变形储能,道次后应力软化不明显,且基本不受变形应变速率和保温时间的影响;300℃、1s条件下道次间的应力软化程度最为明显,保温10-240s期间产生的应力软化主要是由再结晶晶粒的长大引起的,240-900s期间的应力软化主要受析出相的影响。