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半固态Al-4Cu-Mg合金的制备及微观组织演化研究

江海涛  
【摘要】:半固态成形技术与传统的固态成形和液态成形相比具有显著的优点,符合面向新世纪的先进制造技术的要求,是21世纪最具潜力的先进制造技术之一。半固态材料的制备是半固态成形技术的关键和基础,要求其微观组织为细小、均匀、呈近球状的非枝晶组织。 应变诱发熔化激活制备工艺简单,不需要复杂的设备,尤其对电磁搅拌法等方法不宜制备的变形合金具有独特的优越性。本文采用应变诱发熔化激活法制备了半固态Al-4Cu-Mg合金,即将热挤压后经固溶处理+自然时效的Al-4Cu-Mg合金进行预变形处理,包括冷变形和热变形,再在半固态温度区间进行等温处理,通过控制变形量、变形温度、变形速度、等温温度和保温时间等工艺参数获得了适合半固态成形的细小、均匀、呈近球形的微观组织。 本文对应变诱发熔化激活法制备半固态Al-4Cu-Mg合金过程的各种工艺参数进行了系统研究,研究了晶粒尺寸、分形维数和晶粒尺寸分布随制备工艺参数的变化情况,为确定半固态材料的应变诱发熔化激活制备工艺提供了科学依据。同时,半固态Al-4Cu-Mg合金的室温压缩力学性能测试结果表明,作者制备的半固态Al-4Cu-Mg合金的屈服强度和强度极限虽然比原材料略低,但符合半固态成形的要求,可以应用于实际生产。 本文通过对Al-4Cu-Mg合金在半固态等温处理过程中主要合金元素微观偏析的SEM线分析,并对Al-4Cu-Mg合金原材料、热变形或冷变形后在半固态等温处理加热阶段的位错组态以及Al-4Cu-Mg合金冷变形后在半固态等温处理保温阶段的位错组态的TEM分析,研究了微观组织在SIMA制备过程中的演变机理。发现经过变形后的Al-4Cu-Mg合金在随后半固态等温处理的加热阶段和保温阶段中,微观组织的演变过程为:变形拉长结构→回复→原位再结晶→熔渗破碎→球化→长大。 本文在仔细分析应变诱发熔化激法制备半固态Al-4Cu-Mg合金中微观组织演变的基础上,依据晶体塑性变形理论和凝固理论的物理基础,对半固态等温处理加热阶段的再结晶与晶粒长大、再结晶晶粒的熔渗破碎过程和半固态等温处理


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