经不同熔体处理的3003铝合金热变形动态软化行为及热加工图研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ychh1988
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本文在课题组前期研究的基础上,针对影响高性能铝板带材质量的主要因素(铸坯冶金质量、热加工工艺规范),通过热压缩模拟试验将熔体处理与热变形加工有机联系起来,并借助OM、SEM、EDS、TEM、EBSD等测试分析手段,研究3003铝合金热变形动态软化行为及热加工图,为热加工工艺参数优化提供理论依据和实验指导。主要结果如下:1.3003铝合金是正应变速率、负温度敏感性材料,其流变曲线表现为动态回复、连续或非连续动态再结晶。双曲正弦函数更适于描述应变速率、变形温度与流变应力之间关系,采用双曲正弦二元回归求解热变形材料常数,结果表明熔体处理效果对其有显著影响,未熔体处理的热变形激活能(189.14KJ/mol)最大、高效综合处理(150.03KJ/mol)的最小,常规综合处理(172.89KJ/mol)的介于两者之间。在热变形材料常数求解基础上,获得包含Z参数的稳态流变应力方程以及过渡、动态软化阶段的高温流变应力方程。2.熔体处理效果越好,原始晶粒越细小,热压缩后的再结晶晶粒尺寸也较小。3003铝合金动态软化包括动态回复和动态再结晶。未熔体处理、常规净化处理、高效净化处理的动态回复的位错机制主要是三维位错网络脱缠和螺型位错交滑移;常规综合处理的主要是三维位错网络的脱缠和割阶的非守恒运动;高效综合处理的主要是螺型位错的交滑移。动态再结晶形核以亚晶的合并为主,同时存在位错塞积处形核、晶界弓出形核、剪切带上形核。高效综合处理的3003铝合金在ε&=0.01~10.0s-1的条件下,lnZ≤27.26时开始出现连续动态再结晶;在ε&=50.0s-1的条件下,27.26≤lnZ≤35.4时开始出现非连续动态再结晶;lnZ值越低开始出现动态再结晶的可能性越高。夹杂物、第二相影响动态软化过程,未熔体处理的3003铝合金中的较大夹杂物阻碍位错滑移,还会释放出晶格畸变能,补偿回复阶段所消耗的变形储能,缩短形成再结晶核心的孕育期而易成为再结晶的核心,长条状、骨骼状、大块状、聚集状的第二相可提供再结晶形核位置;高效综合处理的3003铝合金中的细小、弥散分布的第二相钉扎晶界,阻滞晶界迁移,获得细小再结晶晶粒组织。3.熔体处理和热变形条件对3003铝合金晶界特征分布有重要的影响。在T=673K、ε&=0.1s-1的热变形条件下,未熔体处理、常规综合处理、高效综合处理的3003铝合金小角度百分比分别为87.83%、85.55%、79.24%;在同种熔体处理条件下,ε&=0.1s-1时中高温度动态再结晶过程进行的更充分;T=673K时中等应变速率动态再结晶过程进行的更充分。4.熔体处理和变形温度、应变速率对3003铝合金空间取向分布(极图、反极图、ODF)的密度水平影响作用明显。T=673K、ε&=0.1s-1时,常规综合处理、高效综合处理的最大极密度水平比未熔体处理的分别低55.65%、62.32%,织构很弱。在同种熔体处理条件下,T=673K或ε&=10.0S-1时,空间取向分布的密度水平分别出现最低值。5.熔体处理对3003铝合金热变形过程中形成的织构类型(主要有立方织构、戈斯织构、R织构、黄铜型(B)、旋转立方织构)及织构组分,起到关键的影响作用,还与变形温度、应变速率相关。在T=673K、ε&=0.1s-1的热变形条件下,未熔体处理、常规综合处理、高效综合处理的织构组分相对体积总含量分别为12.9%(最高)、0.9%、0.6%(最低)。在ε&=0.1s-1热变形条件下随变形温度增加,高效综合处理的织构组分相对体积总含量先降低后升高,T=673K或723K时出现最低值。6.常规综合处理与高效综合处理的3003铝合金的最佳加工区均出现在中高温、中高应变速率的条件下,最大功率耗散率分别为39.28%、55.64%;在低温、高应变速率区均出现加工失稳现象,常规综合处理的失稳区域更大。热变形组织的实际观察结果与热加工图的理论计算结果相吻合,表明基于DMM模型的热加工图用于分析预测3003铝合金的失稳区、最佳加工区是可靠的。
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