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5A30铝合金高温压缩变形行为的研究

作　者: 朱振华
导　师: 袁鸽成
学　校: 广东工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 5A30铝合金等温压缩高温变形流变应力动态回复动态再结晶
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文利用Gleeble-1500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,对5A30铝合金的高温等温塑性变形行为包括流变应力行为及组织演变行为进行了研究。通过OM、EDAX、SEM、TEM、EBSD及数学回归分析等手段,研究了合金高温塑性变形过程中的流变应力σ、应变ε、应变速率ε及温度T的相关性以及动态回复和动态再结晶行为。主要研究内容及结果如下：1.分析了5A30铝合金热压缩变形时流变应力的变化规律。当变形温度在300-500℃及应变速率在0.001-1.Os-1范围内,5A30铝合金高温塑性变形过程存在近稳态流变特征。流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增加,说明5A30铝合金为正应变速率敏感材料。2.探明了5A30铝合金塑性变形时的稳态流变应力与Z参数之间的关系。该合金高温等温变形过程属于位错运动控制的热激活过程,高温变形的稳态流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间满足双曲正弦关系ε=Asinh(ασ)]nexp(-Q/RT),其稳态流变行为可以用温度补偿应变速率因子Zener-Hollomon参数描述。3.求算了5A30铝合金高温塑性变形的材料常数,包括变形激活能Q、应力指数n、结构因子A和应力水平参数α。基于回归分析及最小偏差法求得的上述材料常数分别为160.94kJ/mol、3.314、3.058×109s-1及0.0184mm2/N。这些材料常数可以用于衡量铝合金高温塑性变形的特征,包括用于描述流变应力与Z参数的关系,揭示变形的软化机制,也可以为铝合金的挤压模拟提供数据支持。4.建立了5A30铝合金高温塑性变形稳态流变应力模型。该稳态流变应力模型可以用指数函数σ=2.735×104ε00007ε0.1758exp(-0.0076T)或幂函数σ=4.063×1016ε0.0006ε0.1756T-5.9041表达,两个模型的误差均小于8%,可为该合金塑性加工时的负荷估算,设备选型和工艺制定提供理论依据。5.探明了5A30铝合金高温压缩变形时的微观组织的演化规律,进一步评定了其高温变形的平均亚晶尺寸与Z参数值的关系。5A30铝合金塑性变形时的主要软化机制为动态回复及动态再结晶,当温度超过350℃、1nZ<24.47时,5A30铝合金发生动态再结晶现象,当1nZ>24.47时,5A30铝合金发生动态回复。平均亚晶直径d的倒数和Z参数值的自然对数之间也满足近似线性关系,这一关系可为该合金热变形组织的预测和控制提供依据。6.探讨了5A30铝合金高温等温变形时温度与应变速率影响变形激活能的规律及原因。变形激活能受变形温度和应变速率控制,其中温度对激活能的影响更明显。当低于300℃变形时,变形激活能较大。当温度在350℃左右,变形激活能有所减小；此后,随着温度的升高,变形激活能越大。这些变化规律主要与5A30铝合金中的第二相的溶解、析出以及位错的运动行为有关。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
Contents  10-12
第一章绪论  12-32
  1.1 5xxx铝合金概述  12-16
  1.2 铝合金高温塑性变形行为的研究方法  16-17
  1.3 铝合金高温塑性变形行为的研究内容  17-26
    1.3.1 流变应力  17-18
    1.3.2 铝及其合金高温流变应力模型  18-23
    1.3.3 动态回复和动态再结晶  23-26
  1.4 铝合金高温塑性变形行为的研究现状  26-29
  1.5 本论文研究内容、意义及技术路线  29-31
    1.5.1 研究的内容及意义  29-31
    1.5.2 技术路线  31
  1.6 本章小结  31-32
第二章实验方案及过程  32-38
  2.1 材料的制备  32-33
    2.1.1 铝合金成分的选择  32
    2.1.2 合金的熔铸及均匀化处理  32-33
  2.2 高温等温压缩变形试验  33-34
  2.3 实验数据处理方法  34-36
    2.3.1 压缩试验原始数据的处理  34-35
    2.3.2 回归分析方法  35-36
  2.4 微观组织观察及分析  36-37
    2.4.1 光学显微镜(OM)观察  36-37
    2.4.2 透射电镜(TEM)观察及能谱仪(EDS)分析  37
    2.4.3 背散射电子衍射(EBSD)观察  37
    2.4.4 扫描电镜(SEM)观察  37
  2.5 本章小结  37-38
第三章 5A30铝合金高温压缩变形流变应力行为  38-50
  3.1 变形条件对5A30铝合金真应力-真应变曲线的影响  38-43
    3.1.1 真应力-真应变曲线  38-39
    3.1.2 变形温度、变形速度对真应力-真应变曲线的影响  39-41
    3.1.3 高温压缩变形流变应力的温度修正  41-43
  3.2 变形条件对5A30铝合金流变应力的影响  43-45
    3.2.1 应变速率对流变应力的影响  43-44
    3.2.2 变形温度对流变应力的影响  44-45
  3.3 5A30铝合金高温塑性变形材料常数的求解  45-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章 5A30铝合金高温压缩变形稳态流变应力模型  50-53
  4.1 用回归分析方法建立稳态流变应力模型  50-51
    4.1.1 建立模型的原理与方法  50
    4.1.2 5A30铝合金稳态流变应力模型的建立  50-51
  4.2 模型的验证  51-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章变形条件对5A30铝合金微观组织的影响  53-66
  5.1 5A30铝合金母材的显微组织  53-55
  5.2 变形温度对变形组织的影响  55-56
  5.3 应变速率对变形组织的影响  56-57
  5.4 不同Z值条件对微观组织的影响  57-59
  5.5 动态再结晶的临界条件  59-61
  5.6 不同变形条件下的变形激活能  61-62
  5.7 背散射电子衍射(EBSD)分析热变形组织  62-64
  5.8 本章小结  64-66
结论  66-68
参考文献  68-75
攻读硕士期间发表论文  75-77
致谢  77

5A30铝合金高温压缩变形行为的研究

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