7085鋁合金熱加工力學(xué)行為及微觀組織演變規(guī)律研究.pdf

1、7085鋁合金是由美國(guó)鋁業(yè)于2003年開發(fā)的第四代超高強(qiáng)鋁合金。7085鋁合金具有超高強(qiáng)度、優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕性能和剝落腐蝕性能，優(yōu)良的塑性、淬透性以及熔鑄性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器和軍用設(shè)備設(shè)施的主承力結(jié)構(gòu)件。
　　本文通過(guò)7085鋁合金的單向等溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)，研究了該合金在熱變形過(guò)程中的高溫流變行為，其熱變形溫度為250℃，300℃，350℃，400℃，450℃，應(yīng)變速率為0.01s-1，0.1s-1，1s-1，10s-1

2、。重點(diǎn)研究了變形條件對(duì)該合金的流變應(yīng)力、本構(gòu)關(guān)系、微觀組織、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以及熱加工性能的影響，建立了合金不同變形條件下的加工圖。利用光學(xué)顯微鏡，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和透射電鏡分析了該合金變形后的微觀組織變化規(guī)律以及加工圖上相應(yīng)區(qū)域的微觀組織，并利用高溫塑性變形行為的研究結(jié)果，優(yōu)化了7085鋁合金的鍛造工藝，顯著提高了合金鍛件的鍛造工序合格率。本課題獲得的研究成果如下：
　　7085鋁合金在單向等溫?zé)釅嚎s過(guò)程中具有穩(wěn)態(tài)流變特征和動(dòng)態(tài)軟化趨勢(shì)

3、。該合金具有正應(yīng)變速率敏感性，隨著應(yīng)變速率的增加，合金的峰值流變應(yīng)力和峰值應(yīng)變均逐漸增加；隨著變形溫度的增加，合金的峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變均逐漸減小，并建立了該合金的流變應(yīng)力本構(gòu)方程及其動(dòng)態(tài)變形激活能的修正模型，確定了合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界條件，得出動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界應(yīng)變值與 Z參數(shù)相聯(lián)系的模型，模型顯示二者成正比關(guān)系。
　　7085鋁合金在熱變形過(guò)程中的微觀組織觀察結(jié)果表明，在350℃以下呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)特征，在400℃以上以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶

4、為主要特征；動(dòng)態(tài)回復(fù)、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、第二相粒子粗化以及流變失穩(wěn)是合金發(fā)生流變軟化的主要原因；該合金的動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制是螺位錯(cuò)的交滑移和攀移；動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制為晶界弓出機(jī)制和亞晶轉(zhuǎn)動(dòng)、合并、長(zhǎng)大機(jī)制。
　　明確了Z參數(shù)只能作為7085鋁合金熱變形過(guò)程中是否發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的一個(gè)參考，而不能作為合金軟化機(jī)制的判斷條件，尤其對(duì)于 Z參數(shù)相近時(shí)，變形溫度對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響更大。本課題在實(shí)驗(yàn)條件下，證明了合金在較高 Z參數(shù)變形時(shí)，動(dòng)態(tài)軟化機(jī)制包括動(dòng)態(tài)

5、再結(jié)晶、動(dòng)態(tài)回復(fù)以及動(dòng)態(tài)析出時(shí)第二相粒子的粗化。析出的第二相粒子抑制了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，其尺寸隨著 Z參數(shù)的降低而增加，密度隨著Z參數(shù)的增加而減少。
　　基于動(dòng)態(tài)材料模型（DMM），建立了7085鋁合金在不同應(yīng)變下的加工圖。對(duì)加工圖的分析表明，應(yīng)變對(duì)該合金的流變失穩(wěn)區(qū)有較大影響。隨著應(yīng)變的增加，流變失穩(wěn)區(qū)逐漸增加，安全加工區(qū)域逐漸減小，即隨著熱變形的進(jìn)行，安全區(qū)域逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱髯兪Х€(wěn)區(qū)。功率耗散系數(shù)變化趨勢(shì)不明顯，表明應(yīng)變對(duì)功率耗散

6、系數(shù)的影響較小。
　　對(duì)不同應(yīng)變下加工圖進(jìn)行疊加處理，獲得了7085鋁合金在整體熱壓縮過(guò)程中的加工圖。疊加后的加工圖中各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的微觀組織分析結(jié)果表明，合金在流變失穩(wěn)區(qū)的微觀組織特征主要表現(xiàn)為局部流變，而在安全加工區(qū)的微觀組織特征以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主。通過(guò)疊加后的加工圖確定了實(shí)驗(yàn)條件下該合金適宜的加工工藝參數(shù)：溫度范圍在380℃-450℃之間，應(yīng)變速率范圍在0.01s-1-0.1s-1之間。
　　將疊加后的熱加工圖安全加工區(qū)的