| 题名 | 冷变形5B02Al管材的组织性能和再结晶行为 |
| 作者 | 刘振伟 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-12-26 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 冼爱平 |
| 关键词 | 5B02Al 冷变形 回复和再结晶 临界变形量 力学性能 上限法 |
| 其他题名 | Microstructure, Property, and Recrystallization |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 5B02Al是Mg含量较低的Al-Mg合金，具有较高的塑性、良好的抗蚀性和可焊接性，用该合金制备的管材在包括飞行器在内的许多装置上得到广泛应用，是航空航天工业重要的结构材料。5B02Al属于不可热处理强化铝合金，因此，形变和再结晶对管材最终的组织和性能有着决定性的影响。本文通过理论计算和试验工作，研究了大直径薄壁5B02Al管材的形变和再结晶行为，主要研究内容及所得结果如下： 1、通过上限法建模和Matlab编程计算，分析了管材空拔和扩径的冷变形过程。首先，建立了不同变形模式下材料流动的运动学许可速度场模型，并通过速度场推导出变形的应变速率场；然后，计算变形过程中所消耗内功率和速度间断面上的摩擦功率，总功率通过最小塑性功原理进行优化，确定速度场的待定参数；最后，计算出管材变形的应变张量，并分析变形前后管材的壁厚变化、等效应变、径向应变分布和管材畸变等。等效应变计算表明，塑性变形的道次变形量不仅取决于变形前后管材的截面尺寸，还与所用模具的半锥角有关。其它计算结果，如变形前后管材的壁厚、应变分布、管材畸变等，与试验测量结果一致。 2、研究了不同变形方式（空拔、扩径和扩拔结合）下管材的组织、力学性能和内应力的变化。不同变形方式对5B02Al管材的加工硬化行为影响很大，空拔变形、扩径变形和扩拔结合变形加工硬化率的指前系数分别为：2.8、2.5和2.2。不同变形方式下，管材内应力的大小和分布不同，连续变形时每道次变形后管材的内应力由小到大再变小呈单峰值变化。 3、通过内应力变化研究了不同变形模式下，低温退火时材料的回复行为。试验结果表明，扩径变形后材料的回复速度比空拔变形块，扩径变形时回复过程的动力学参数t0=0.60s，空拔变形时回复过程的动力学参数t0=5.30s。 4、通过偏振光金相试验，结合定量金相分析，研究了临界变形量下材料的再结晶行为。试验结果表明，冷变形管材，在某一温度下进行再结晶退火时，随变形量的增加，晶粒尺寸先增加后减小，存在极大值。对应最大再结晶晶粒尺寸的冷变形量与退火温度有关，随退火温度的升高，使再结晶晶粒尺寸达到峰值的冷变形量（临界变形量）降低。对于空拔变形管材，临界变形量为 5～32×10-2（或 2％～15％），在这一范围内变形的管材，在随后的再结晶过程中，容易出现晶粒异常长大现象，使再结晶后晶粒组织粗大且（或）不均匀。当变形量超过 0.5（或 20％）后，在任何温度下退火时都不会出现再结晶晶粒异常长大现象。发生异常再结晶晶粒长大所形成的粗大晶粒，晶粒尺寸是正常再结晶晶粒尺寸的2～30倍。 5、不管是空拔变形还是扩径变形，在一定变形量和一定温度下退火时，会出现毫米尺寸的粗大晶粒：变形量为 5.19×10-2的空拔变形管材，在550℃退火一个小时后，晶粒尺寸由30μm变为300μm；而变形量为 7.17×10-2的扩径变形管材，在550℃退火一个小时后，晶粒长大到800μm，晶粒尺寸增加了26倍。即使在5B02Al最常用的退火制度（380℃-1h）下，不适当的冷变形过程，也会发生异常再结晶晶粒长大现象，使个别晶粒尺寸增大20倍。 6、预先回复不能消除异常再结晶晶粒长大现象，但是，对于临界变形量下的空拔变形管材，在再结晶前进行完全回复处理，可以减小粗大晶粒尺寸，减少粗大晶粒含量。 7、在440℃以上进行退火时，随退火温度的升高，样品的硬度增加。通过SEM试验和能谱分析，证明随温度的升高第二相粒子不断溶解后，Mg原子在基体中的固溶强化是主要原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 124 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17030]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘振伟. 冷变形5B02Al管材的组织性能和再结晶行为[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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