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本文采用热模拟机压缩试验研究含铒Al-5.7wt.%Mg合金的高温变形行为,并对应于不同高温变形特征的微观组织进行了深入的分析,揭示了变形温度、变形速率对流变应力的影响,基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合动力学参数和加工图分析了含铒Al-5.7wt.%Mg合金高温变形机制,得到如下结论:
变形速率对含铒Al-5.7wt.%Mg合金的流变应力的影响显著。流变应力随温度的降低而增大,应变速率高于10s-1时,真应力,应变曲线出现软化,在其他应变速率下则呈稳态流变。
建立了含铒Al-5.7w.t%Mg合金高温变形本构方程。在300-500℃,应变速率为0.001-10s-1时合金的流变行为可以用含Zener参数的指数方程来表征,预测误差不超过9%。
含铒Al-5.7wt.%Mg合金高温变形中析出弥散分布的含铒相粒子抑制动态再结晶,变形过程中发生动态回复行为,回复机制主要是位错的滑移,可以用Zener-Hollomon参数表征热变形组织变化。亚晶尺寸与Zener-Hollomon参数存在以下关系:1/d=-1.74088+0.08633ln2。
建立了含铒Al-5.7wt.%Mg合金加工图。加工图上出现两个发生完全动态回复区域:(1)350-450℃和0.001-0.03s-1(2)450-500℃和0.01-1s-1。加工图上两个发生完全动态回复的区域变形激活能分别为180kJ/mol和163kJ/mol,相应的速率控制机制为位错交滑移和晶格自扩散。应变速率高于10s-1时出现流变失稳,在低温变形时呈现带状局部变形,高温变形呈现动态回复和局部动态再结晶的混合组织。
基于加工图对合金生产工艺进行初步设计,在低速率完全动态回复区#1适合采用水压机加工大型盘类件;在高温完全动态回复区#2适合选择热轧开坯、挤压和锤锻;在温度区间380-450℃、速率区间0.1-3s-1内进行挤压轧制变形,可获得较高的强度。