lc9等铝合金的ecap细晶化工艺及超塑性研究

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1、摘要铝合金由于具有重量轻、密度小、比强度高、耐蚀性好、成形性好和价格低等一系列优点而被广泛应用在结构重量有至关重要意义的航空航天制造业中。研究这些合金的晶粒细化和超塑性能，对采用超塑性等温锻造方法制造复杂形状航空锻件具有重要意义。本文的目的是通过对两种典型的变形铝合金—LC9和2214铝合金在不同条件下的超塑性拉伸行为、微观组织演变、空洞行为、断裂行为等的研究，确定使合金获得良好超塑性的组织条件和工艺条件，从而为铝合金精密成形技术的发展和应用提供可靠的试验依据。为此，本文着重进行了以下几个方面的研

2、究：通过ECAP等温挤压工艺制备超细晶LC9铝合金，研究了挤压温度、次数、路径等工艺参数及挤压后退火温度对材料微观组织的影响。通过光学显微镜(0M)和透射电镜(TEM)观察了挤压过程中的微观组织演变。结果表明：采用ECAP等温挤压工艺对LC9合金晶粒细化及等轴化具有显著的效果。在本文试验条件下，可将5～15“m原始晶粒细化至0．5岫左右。选取900的EcAP挤压模具，以路径B在300℃挤压4次可有效地将晶粒细化为非常细小的等轴晶，并兼顾到较高的生产效率。对挤压后具有细晶组织的试样进行350℃／lh

3、的退火热处理可作为超塑性细晶组织制备的最佳热处理条件。超塑性拉伸试验研究结果表明：LC9铝合会经自由锻造方案I和ECAP方案II预处理，均可获得程度不同的超塑性。其中方案II试样在410℃～470℃温度范围内和1．1×104s’1～3．3×10。so初始应变速率范围内，均具有超塑性，延伸率在101．3％～406．3％范围内变化，所得的最佳超塑性温度为430℃，最佳应变速率为3．3×104s～，在此湿度和应变速率条件下，试样的延伸率可达406％，流动应力仅为6．50MPa。方案II(以路径B在300

4、℃挤压4次、350℃退火)为本文推荐的较佳超塑性制坯工艺方案。供应态2214铝合金超塑性拉伸试验研究结果表明：合金在适当的变形温度及速度下具有一定的超塑性。试样在450℃～500℃温度范围内以及在3．3×104s．1～1．1×10“s“应变速率范围内均具有超塑性，拉伸延伸率分别在101．3％～123．7％和102．3％～123．7％范围内变化。所得最佳超塑性温度为490℃，最佳初始应变速率为3．3×lO-2S-1，在此温度和初始应变速率条件下，延{毕率可达两北f．业人学硕十学付论文到123，7％。

5、在上述试验研究的基础上，采用光学显微镜((OM)、扫描电镜((sEM)等分析手段对Lc9和2214铝合金超塑性变形过程中组织演变研究的结果表明，在超塑性拉伸变形过程中，两种合金具有基本相同的组织特征：(1)晶粒仍然保持等轴晶形状；(2)有动态再结晶发生；(3)有空洞的形核、长大和连接。动态再结晶是实现合金超塑性变形的重要软化机制和晶粒细化、稳定机制。超塑性试样断口形貌研究表明，晶界滑移为主要的超塑性变形机制。超塑性变形之后，将发生晶间拉开而造成品间断裂。关键词：LC9铝合金；22i4铝合会；等径角

6、挤压(ECAP)；晶粒细化：动态再结晶：超塑性；空洞：晶间断裂nAbstractAlumin啪alloywhicharenoIlf毫rrousalloyskIvebeenwideusei11aerospaceindus仃yowingt0tlleirattmctiVeproperties如ch嬲li曲Meight，lowdens慨hi曲strength，excellentcorrosionresista】∞e，goodfo衄i工lgpropertyaIldIowcost．Therefore，itis

7、0fgreatsignificaIlcetorcsearchthesuperpIasticpmpertiesofthesealloysforIlsiIlgsuperplasticisom删fb唱ingtomallufacnIrecomplexaviaticforgepieces．Thepurposeofthispaperistoexalllinetlleuniaxialtellsilebehavior，microtruc臼肛eevolution．f}actllrebehaviorandcavita

8、tionofLC9and2214ahlIllinuma110ydefo舯edunderdif＆remconditions，arldtodeternlinetheoptimalstrucnlreaIldpmcesscorlditionsforthebestdefo珊ationpropertiesofaluminuma110y'thussupplyingareliablebasisforobtainingthedeVelopmentand印plicationOfthefomlingte