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高温退火和热压缩变形对7075/6009层状复合材料组织和性能的影响

张文飞  
【摘要】:层状金属复合材料是利用复合技术,使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属材料在界面上按照各自的性能优势,实现紧密结合而制备的一种新型复合材料。本文利用双流浇注连续铸造(DSPCC)技术制备层状复合7075/6009复合材料铸锭。通过自由压制与轧制获得层状复合7075/6009铝合金板材。分别对梯度复合7075/6009铝合金铸件和层状复合7075/6009铝合金板材的三种类型过渡区进行了高温退火处理,研究了高温退火对复合铸锭及其复合板材过渡区组织、成分、硬度梯度分布的影响;另外,分析了温度为300℃~500℃,应变速率为0.001~1S~(-1)条件下7075/6009复合板材与7075、6009铝合金轧制板材的热压缩变形行为。获得了以下主要结论: 研究了高温退火对不同铸造工艺参数下制备的梯度复合7075/6009铝合金铸锭过渡区的影响。结果表明:复合材料存在三种典型过渡区特征:窄过渡区(Ⅰ型)、中过渡区(Ⅱ型)和宽过渡区(Ⅲ型);480℃退火24 h后,三种复合材料铸锭过渡区的宏观组织和成分分布几乎没有变化,但显微组织变化明显;过渡区的硬度显著降低,平均降幅在20%以上。此外,高温退火有利于消除II型和III型过渡区的硬度波动现象。针对II型和III型过渡区,高温退火后Zn含量和Mg在局部出现了明显的均匀化。 研究了高温退火对三种不同厚度7075/6009复合材料板材组织和性能的影响。结果表明:三种不同厚度板材过渡区的显微组织随着厚度的降低发生明显变化。480℃退火24 h后,三种板材过渡区的显微组织发生了明显的变化,显微硬度显著降低,平均降幅在40%以上。此外,高温退火有利于消除板材过渡区的显微硬度波动现象;三种板材的Mg元素的浓度变化在退火后都趋于平缓,过渡区的成分梯度起伏得到缓解。 研究了热压缩变形对6009铝合金、7075铝合金和7075/6009复合材料流变应力的影响,建立了各自的稳态应力—应变本构方程,通过计算,获得了7075/6009层状复合板材的高温塑性变形流变应力本构方程: TEM分析表明,高温热压缩变形后,三种合金的晶界都存在大量的亚晶结构,都发生了一定程度的动态回复和动态再结晶。在相同应变速率条件下,7075/6009复合材料在热变形过程中的位错密度随变形温度的升高而减少。


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