3003铝合金热变形行为

采用不同熔体处理工艺获得3种不同冶金质量的3003铝合金,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300℃~500℃,应变速率为0.01s-1~10s-1高温等温压缩实验。结果表明,3003铝合金具有正的应变速率敏感性,热变形激活能Q与含杂量H呈线性关系,经高效综合处理的3003铝合金热变形激活能最低为174.62kJ.mol-1,有利于材料热塑性变形。采用加工硬化率计算不同熔体处理的3003铝合金的临界应变值,获得了经不同熔体处理的3003铝合金发生动态再结晶的临界条件。     

3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型

在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s~(-1)的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流变应力预测值和实测值的相对误差在±7%范围以内。根据热力学不可逆原理确定动态再结晶临界应变,建立动态再结晶开始时间与变形温度关系的RTT(Recrystallization Start Time)图,研究表明:动态再结晶开始时间随着应变速率的减小与变形温度的降低而增大,由流变应力曲线计算动态再结晶体积比例,其大小随变形温度的升高和应变速率的减小而增大,并获得3003铝合金动态再结晶体积分数数学模型。     

热变形参数对3003铝合金显微组织及硬度的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300℃～500℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,建立了动态再结晶平均晶粒尺寸与变形温度和应变速率的三维关系图.通过显微维氏硬度测试表明,3003铝合金热变形后的显微硬度随应变速率的增大和变形温度的升高而降低,且显微维氏硬度随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大.TEM形貌像表明,当变形温度T≥400℃,应变速率.ε≥1.0 s-1时,合金中粗大的AlMnFe和AlMnSi第二相在铝基体中不均匀分布,在动态再结晶过程中起到了粒子促进形核作用.显微维氏硬度的变化与微观组织观察结果一致.     

熔体处理对3003铝合金高温流变应力行为的影响

采用热模拟试验技术,探讨了经不同熔体处理的3003铝合金在热压缩变形过程中流变应力行为的变化规律.结果表明:不同熔体处理对3003合金的高温流变应力曲线的变化趋势基本相同,且均出现稳态流变特征,在不同变形条件下3003合金的流变曲线特征有较大不同,尤其在高应变速率下表现出周期性的不连续动态再结晶特征;该合金的热压缩变形是受热激活控制的,可用包含热激变形活能、应变速率和变形温度的双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系来描述该类材料的高温流变应力行为;熔体处理效果越好,热变形激活能Q值越低,材料的热塑性变形能力越好.     

净化处理对1235合金热压缩流变应力和变形组织的影响

采用热模拟试验和OM、TEM分析技术,探讨了经不同熔体净化处理的铝箔坯料(1235合金)在热压缩变形过程中流变应力和热变形组织的变化规律.结果表明:净化处理的效果对1235合金在热变形过程中的流变应力和变形组织有显著影响,净化效果越好,流变应力值更高且易趋于稳定,热变形组织形态越理想,其加工性能就越好;氧化夹杂对该合金动态软化行为也有显著影响,大块夹杂周围位错缠结少,有利于动态再结晶的形核与长大;细小夹杂周围位错高度缠结,位错密度高,限制了再结晶晶粒的长大,细化了再结晶组织.     

采用电子背散射衍射技术研究变形温度对压缩后1235铝合金织构的影响

采用电子背散射衍射技术对经不同温度热压缩后1235铝合金的织构进行了研究,分析了在50%变形量、0.1s-1应变速率下,变形温度对该合金晶粒取向、晶界特征及织构组分的影响。结果表明:随着变形温度的升高,织构的取向聚集性弱化,织构相对体积总含量降低,晶粒内小角度晶界更稀疏,大角度晶界更加平直且连通性好,再结晶晶粒长大更充分。     

铟强化椭圆复合表面织构润滑计算

提出铟强化椭圆复合表面织构润滑计算模型,当两表面间的润滑油膜厚度远小于椭圆表面织构单元的凹槽深度,应采用Reynolds方程;当润滑油膜厚度大于织构单元的凹槽深度,应采用动量方程进行计算;并应根据形貌类型几何参数摩擦工况接触方式界面材料性能润滑油以及环境影响等因素进行修正。     

碱金属氟化物润湿和溶解废铝表层氧化膜的行为与机理

应用纳米扫描俄歇系统、分子动力学模拟和聚合实验,研究A356铝屑表面氧化膜的结构及含碱金属氟化物的熔剂润湿和溶解该氧化膜的行为,并探讨铝屑在熔剂中的聚合机理。结果表明:等摩尔NaCl-KCl熔剂及添加NaF或Na_3AlF_6后都可以与Al_2O_3润湿,而添加AlF_3的熔剂与Al_2O_3不润湿。添加氟化物的等摩尔NaCl-KCl熔剂可以溶解氧化膜,并使铝屑聚合为铝球,其中NaF和Na_3AlF_6对促进聚合的效果最显著,而AlF_3效果较差。聚合机理分析表明,熔融熔剂中的自由F-是铝屑聚合的前提条件,熔剂与Al_2O_3良好的润湿性可以提高氧化膜的溶解程度。氧化膜溶解后被其包裹的铝液滴可以自发地聚合成大的铝球,熔剂与铝液的不润湿性有利于铝液滴的聚合,但加入Na_3AlF_6后会比较显著提高熔剂黏度,阻碍细小铝球的聚合。     

考虑不同应变的3003铝合金流变应力预测模型建立与验证

在应变速率0.01~10.0 s~(-1)以及热变形温度300~500℃下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金具有正的应变速率敏感性。当变形温度低于350℃时,合金的热变形机制以动态回复为主;应变速率大于1.0 s~(-1)时,合金的热变形机制以不连续动态再结晶为主。建立了综合考虑应变速率、变形温度以及应变对流变应力影响的本构方程,本构方程中的材料常数可以表示为应变的4次多项式函数。模拟结果表明:预测曲线与实验曲线吻合较好,流变应力的实测值与预测值的均方根误差以及平均相对误差分别为0.99814和5.72%。所建立的本构方程计算精度较高,可以为合金热变形流变应力的预测提供参考依据。     

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。