7050铝合金高温变形行为及微观组织演化

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本文通过高温拉伸(变形温度分别为340℃、380℃、420℃和460℃;应变速率分别为10-4s-1、10-3s-1、10-2s-1和0.1s-1)和高温压缩(变形温度分别为340℃、380℃、420℃和460℃;应变速率分别为0.1s-1、1s-1、10s-1和100s-1)研究了7050高强铝合金的高温变形行为。利用OM、SEM、EBSD技术和TEM分析了这两种材料变形前后的微观组织特征。重点研究变形工艺参数对7050铝合金板材高温变形行为及高温变形时宽厚向塑性应变比的影响。并根据试验及分析结果建立了7050铝合金高温变形模型,进一步分析了其高温变形机制,并预报7050铝合金的高温拉伸变形过程中的微观组织演化。  7050铝合金的高温拉伸试验及变形后的微观组织分析表明,7050铝合金在高温拉伸过程中,应力与应变速率之间存在包括变形激活能和温度的双曲正弦关系,其变形激活能为256.6kJ/mol。应变速率相同时,延伸率随变形温度的增加而增加;在不同的变形温度下,应变速率对延伸率的影响规律不同。该7050铝合金在460/10℃-2s-1变形时获得最大延伸率的值273%。7050铝合金在高Z参数变形条件下变形时,主要的软化机制为动态回复,其变形机制包括晶界迁移和位错攀移。在低Z参数变形条件下变形时,主要的软化机制为动态再结晶,其变形机制包括亚晶界迁移、预先存在局部大角晶界滑移、亚晶转动、位错滑移和由动态再结晶过程生成小尺寸晶粒的晶界滑移。  7050铝合金的高温压缩试验及压缩变形后的微观组织分析表明,7050铝合金在高温压缩变形过程中,应力与应变速率之间也存在包括变形激活能和温度的双曲正弦关系,其变形激活能为137.9kJ/mol。7050铝合金在340、380和420℃变形过程中,动态回复为主要的软化机制,且动态回复机制主要为螺位错的交滑移。7050铝合金在460℃变形过程中,主要的软化机制包括动态再结晶,且动态再结晶成核机制包括晶界弓出、亚晶长大和亚晶合并三种成核机制。  7050铝合金的高温拉伸试验及变形后的微观组织分析表明,变形条件对7050铝合金轧板宽厚向变形能力差异有很大影响。当变形温度为340℃时,7050铝合金轧板宽厚向变形能力差异对应变速率不敏感,宽厚向塑性应变比小于1;而当变形温度为460℃时,7050铝合金轧板轧板宽厚向塑性应变比随应变速率增加而增大,当应变速率为1s-1时,其宽厚向塑性应变比达到1。变形温度为340℃时,形变时效所产生的稳定第二相增加了7050铝合金轧板的均匀变形能力,为7050铝合金轧板在该温度下变形时宽厚向变形能力差异的主要影响因素。而7050铝合金在460℃变形时,织构组分成为其宽厚向变形能力差异的主要影响因素。  7050铝合金的高温变形模型显示,其高温变形过程可由应变硬化、动态回复和大角晶界的迁移三个基本过程组成。应变硬化过程对应高强铝合金高温变形过程中位错密度的增加,动态回复过程导致了新的低角度晶界产生及低角度晶界向高角度晶界的转变;在大角晶界的迁移过程中,其扫过的高角度晶界和低角度晶界消失。
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