鑄軋7075鋁合金的變形行為及其組織演變的研究.pdf

1、鋁合金不僅具有密度低、耐腐蝕性好、導電及導熱性好、易于機械加工及回收利用方便等優(yōu)良特性，而且還可以通過固溶強化、應變強化和沉淀強化等手段大幅度地提高鋁合金的強度。作為輕質(zhì)金屬結構材料，鋁及鋁合金因具有一系列優(yōu)異特性，在汽車、航空航天、國防軍工、消費電子等工業(yè)領域占有舉足輕重的地位。特別是在當前全世界各國家和地區(qū)面臨人口增加壓力，不可再生資源枯竭和生態(tài)環(huán)境日益惡化等嚴峻形勢下，制備和開發(fā)兼具高強度、高延伸率等優(yōu)良綜合性能的鋁合金，同時簡化

2、工藝流程、降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率，成為國內(nèi)外今后鋁合金研究和開發(fā)的主要方向。
　　本文主要是針對高強鋁合金傳統(tǒng)薄板制備工藝的生產(chǎn)過程復雜、能源消耗大、制備難度大、組成相復雜、易于開裂、成材率低、價格昂貴及塑性加工能力差等問題，采用雙輥鑄軋技術制備了高強度鋁合金條帶，近終形、短流程地簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本;利用雙輥鑄軋快速的冷卻速度，細化了坯料顯微組織及第二相顆粒尺寸，減少了成分偏析并提高組織均勻性，有效

3、地改善鋁合金的塑性加工性能;建立了反映材料流變行為的本構模型并構建了合金的熱加工圖，系統(tǒng)地研究了合金在壓縮變形中的流變行為和顯微組織演變特征;通過軋制工藝參數(shù)的優(yōu)化，調(diào)控合金組織，改善其綜合力學性能;系統(tǒng)地研究了第二相粒子分布對合金的高溫變形時微觀組織演變和變形行為的影響，揭示了雙輥鑄軋合金中第二相顆粒激發(fā)形核機制，為鋁合金薄板的制備及組織和性能的控制奠定了實驗及理論基礎。
　　本文采用雙輥鑄軋技術成功制備了高強度7075鋁合金條

4、帶，條帶寬度為150mm，厚度為4.5mm，并確定了鑄軋溫度為680℃、軋輥轉(zhuǎn)速為5rpm、軋輥間縫距為4mm的鑄軋工藝參數(shù)。在鑄軋過程中條帶表層與帶有水冷卻裝置的軋輥直接接觸，快速的冷卻速度使7075合金鑄軋條帶組織呈樹枝晶且二次枝晶臂間距較小，同時細化合金中第二相粒子尺寸，改善了第二相的分布均勻性，可以有效地提高合金的塑性成形能力。
　　同時，本文通過雙曲正弦本構關系方程建立了雙輥鑄軋7075合金條帶熱變形的的本構模型;采用多

5、步回歸模型預測了7075合金的高溫流變應力，其預測結果與實驗值吻合良好;在構建的加工圖安全區(qū)域內(nèi)，峰值功率耗散效率達到32％，其顯微組織為完全再結晶組織，組織內(nèi)晶粒細小而均勻。加工圖流變失穩(wěn)區(qū)的試樣表面部位晶粒粗大且被拉長，而中心部位為再結晶組織，試樣整體變形不均勻;研究了溫軋工藝對7075合金組織和性能的影響，結合熱加工圖確定了7075合金的最佳溫軋變形工藝條件為:663K-723K，0.01s-1-0.1s-1。在此條件下軋制獲得的

6、薄帶組織發(fā)生了動態(tài)再結晶，晶粒細小組織均勻，有利于后續(xù)的再加工成形。
　　此外，本文基于鑄軋7075合金進行后續(xù)的溫軋、冷軋后得到1mm厚的薄板。通過熱拉伸實驗數(shù)據(jù)構建了7075合金薄板的本構關系方程，并充分考慮了變形溫度和應變速率對本構參數(shù)的影響，進而對原始本構關系模型進行了優(yōu)化;合金在773K，0.001s-1時取得最大延伸率為235％，并且在相對較高的應變速率0.005s-1時，延伸率可以達到200％，此時高溫拉伸組織內(nèi)出現(xiàn)

7、再結晶的細小晶粒以及大角度晶界，有利于合金的均勻變形和晶界滑移，從而使合金表現(xiàn)出良好的塑性加工能力。
　　最后，本文系統(tǒng)地研究了第二相分布對合金微觀組織演變和變形行為的影響。雙輥鑄軋的快速冷卻速度使TRC7075合金中第二相尺寸細小(～1μm)且分布均勻，采用傳統(tǒng)鑄造軋制工藝制備的PMC7075合金中包含粗大（＞5μm）的硬脆相和極小(～0.1μm)的沉淀析出相;TRC7075合金中的第二相可以激發(fā)再結晶形核，促進再結晶的發(fā)生，織