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含锂析出相影响AA2099铝锂合金热加工组织与织构的机制研究

杨绪盛  
【摘要】:本文选用H112态AA2099合金为研究对象,探究了AA2099合金单轴压缩过程中的组织织构演变及适宜H112态AA2099的热变形参数;在此基础上,通过变形前热处理在初始板材中引入Al_3Li、Al_2CuLi、Al_6CuLi_3等含Li析出相,系统研究了含Li析出相对初始板材轧制微观组织与晶体学织构的影响,并探讨了其作用机制。然后通过对轧制板材进行退火处理和微观组织分析,探讨了AA2099合金的静态再结晶机制,重点分析了Al_3Li、Al_2CuLi、Al_6CuLi_3等含Li析出相对静态再结晶过程的影响机制,阐释了相关板材样品退火微观组织和晶体学织构的成因。论文得到的重要发现和结论包括:(1)H112态AA2099合金在480°C-520°C 0.001s~(-1)-0.1s~(-1)的变形条件范围内动态恢复机制主要为不连续动态再结晶,其余变形条件的动态恢复机制为动态回复。综合分析微观组织及热加工图预测结果,可得到H112态AA2099合金理想的热加工条件为:420°C-460°C 0.09s~(-1)-0.3s~(-1)和480°C-520°C 0.001s~(-1)-0.1s~(-1)。(2)H112态AA2099合金的动态再结晶形核过程与其在压缩过程中丝织构变化密切相关,其织构在由111//ED转变为110//ED的同时,柱状晶粒内部与晶界附近区域之间会产生应变不协调,导致动态再结晶晶核在柱状晶粒晶界处形成。当应变速率极低时(0.001s~(-1)),弥散相Al_3Zr将可能在热-力的耦合作用下在部分晶粒中发生异常长大,导致其对晶界的Zener钉扎作用大幅削弱。(3)基体中不含析出相时,AA2099合金冷轧后Copper取向附近晶粒的位错界面结构与纯Al类似,从RD-ND面观察时,主要由两组分别平行于共面滑移迹线和共向滑移迹线的GNBs构成。而当基体中含有Al_3Li相和Al_2CuLi相时,冷轧后Copper取向附近晶粒出现了明显的取向分裂情况,分裂后的两个取向呈50°~60°111关系,其内部的位错界面结构由分别平行于两个取向共面滑移滑移面迹线的两组GNBs组成。(4)Al_3Li、Al_2CuLi、Al_6CuLi_3等含Li析出相对热轧样品β取向线_2=45°~65°段在欧拉空间中的位置及其强度具有较显著的影响。变形前含Al_3Li相、Al_2CuLi相以及颗粒状Al_6CuLi_3相样品热轧后的微观组织具有显著差异:含Al_3Li相样品中存在大量由于平面滑移而形成的剪切带;含Al_2CuLi相样品中的位错滑移则较为均匀;含颗粒状Al_6CuLi_3相样品中存在大量位错绕过Al_6CuLi_3颗粒后形成的局部应变区。(5)AA2099合金再结晶晶粒的晶体取向主要为30°ND Cube取向与P取向。轧制过程中弥散的Al_2CuLi相将通过抑制局部应变区形成和促使位错均匀滑移的方式,同时抑制退火时的颗粒诱导再结晶形核过程与再结晶晶核取向长大过程;使得样品的再结晶体积分数大幅度降低,阻碍30°ND Cube取向和P取向再结晶晶粒的形成。而当样品中出现显著的PFZs现象时,颗粒诱导形核机制与取向长大机制将重新主导样品的再结晶过程。


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