同步辐射高能x射线原位的研究铝硅合金微观力学行为

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1、万方数据ADissertationinMaterialScienceStudyonMicro·-mechanicalBehaviorofAluminumSiliconAlloysbyIn·-situSynchrotronDiffractionByLeiGuanhongSupervisor：ProfessorWangYandongNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本

2、人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=亡巴思。学位论文作者签名：日期：w碑6A学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：厂离晒1．签字日期：矽n碎万闰冽导师签名：签字日期鸟圳万方数据东北

3、大学硕士学位论文摘要同步辐射高能x射线原位研究铝硅合金的微观力学行为摘要铝硅合金是应用最广泛的铸造系铝合金，主要用于制造形状复杂的中低强度的铸件，并以质轻、低膨胀系数和高耐蚀性能等特点在建筑和汽车行业备受青睐。众所周知，材料在热加工或机械加工的过程中，由于各相热膨胀系数不同及材料各向异性等因素，会在材料内部产生不同程度的变形。这一过程不可避免的引入了残余应力，最终严重影响材料的加工及其应用，是造成材料过早失效甚至造成严重事故的一个主要原因。因此，明确材料的微观应力状态及材料的微观力学行为演化具有重要意义。目前关于铝硅合金形变过程中的微观力学行为分布

4、及演化尚未见到报道，因此本论文以铝硅共晶合金(A1．12．7％Si)为研究对象，并对其进行了加热至300℃后空冷、加热至550℃保温4小时、加热至550℃保温12小时三组不同的热处理，以获得不同的组织和性能并进行对比分析。利用XRD衍射仪、金相显微镜、数显显微维氏硬度计对材料的基本性能进行了评定。利用同步辐射高能X射线原位衍射技术，研究了铝硅共晶合金在形变过程中平行和垂直于拉伸方向的微观力学行为特征及演化规律，从而得出以下主要结论：物相分析结果显示，三组热处理状态下的铝硅合金均由面心立方的Al相和面心立方的Si相组成。由显微组织观察可知，300℃热

5、处理后的Si颗粒呈长条的粒状，加热至550℃保温4小时和加热至550℃保温12小时的样品中的Si颗粒更为圆整。保温4小时和保温12小时对Si颗粒的形态影响不显著。力学性能测试结果表明，加热至550℃保温12小时的试样的力学性能最优，屈服强度为83MPa，抗拉强度为159MPa，硬度平均值为59．4HV，均高于另外两组热处理状态的试样。加热至550℃保温4小时的试样的屈服强度77MPa，抗拉强度为151MPa，硬度平均值为58．8HV；加热至300℃后空冷的试样屈服强度为76MPa，抗拉强度为149MPa，硬度平均值为55．3HV。三组热处理的显微硬

6、度测试结果表明Al相的硬度约为45HV，Si相的硬度约为70HV。观察同步辐射原位拉伸的衍射峰图可以看到，拉伸对衍射峰的分布及强度影响不大。各晶面沿拉伸方向取向分布相对均匀，平行于试样表面的多为A1(111)、A1(200)和Si(220)晶面；各晶面沿横向取向分布差异较大，A1(111)和A1(220)晶面的强度很大，其余各晶面强度都较弱，由此可知，平行于试样表面的多为A1(111)和A1(220)．TT．万方数据东北大学硕士学位论文摘要晶面。对于Si相而言，由于在合金中所占比例较少，因此，衍射峰的强度较弱。通过对衍射峰强度的定量描述可知，形变对

7、Si(111)晶面、A1(200)晶面的晶粒取向影响较小；A1(111)和Si(220)晶面的衍射强度发生了变化，这表明材料在加载的过程中，内部的晶粒由于受NJ'f-力的作用，发生了转动，进而取向发生了变化。我们观察到A1(200)晶面呈锯齿形的波动，推测可能出现了微孪晶，导致结构发生改变，衍射强度的变化可能是由结构变化导致。加热至550oC保温12小时试样的A1(111)面衍射强度在应力超过100MPa后有明显的上升趋势，这与衍射峰图中的观察结果一致，这表明在进入塑性变形阶段后，一些晶粒向易发生滑移的(111)面发生了转动。研究点阵应变曲线演化规

8、律结果表明，热处理对弹性衍射常数有一定的影响；进入塑性阶段，Al相晶面的应力应变曲线先发生屈服，均在宏观应力应变曲线的屈服