2195铝锂合金热加工力学行为及微观组织演变规律研究

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1、2195铝锂合金热加工力学行为及微观组织演变规律研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：权永红指导教师：张志清副教授学位类别：工程硕士（材料工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月RESEARCHONMECHANICALPROPERTYANDMICROSTRUCTUREEVOLUTIONINHOTWORKINGOF2195ALUMINUM-LITHIUMALLOYAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfess

2、ionalDegreeByQuanYonghongSupervisedbyProf.ZhangZhiqingSpecialty:ME(MaterialsEngineeringField)CollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要2195铝锂合金是1989年开发的第三代新型铝锂合金。该合金具有密度低、高强度、比刚度高以及良好的耐热性和抗腐蚀性能等特点，被认为是航空航天工业中的理想结构材料。本文通过在Gleeble-3

3、500热模拟机上对均匀化后的2195铝锂合金试样进行单道次变形量为60%的圆柱体单向压缩与平面应变压缩实验，其热变形温度为400℃，-1-1-1-1420℃，440℃，460℃，480℃,500℃，应变速率为0.01s，0.1s，1s，10s。研究了该合金在两种压缩方式下的高温流变行为，包括流变应力、本构关系、微观组织演变和加工图，并对比分析了它们在两种压缩方式下的差异，为工厂的实际生产工艺提供了一定的理论指导意义。主要研究结果如下：2195铝锂合金在圆柱体单向压缩与平面应变压缩过程中均具有稳态流变特征和动态软化趋势。且当应变速率不变时，随着温度的

4、升高，材料的峰值应力和峰值应变均变小。建立了该合金在两种压缩方式下的流变应力本本构方程，得出了2195铝锂合金两种压缩方式下的热激活能，其分别为圆柱体单向压缩条件下为190.27KJ/mol，平面应变压缩条件下为216.56KJ/mol，简要分析了其激活能差异的原因。2195铝锂合金两种压缩方式下热变形过程中的金相微观组织观察表明在420℃以下呈现动态回复特征，在440℃以上则以动态再结晶为主要特征；EBSD分析结果表明随着Z参数的降低（即温度升高或应变速率降低），合金内部小角度晶界逐渐减少，大角度晶界逐渐增加，软化机制由动态回复向动态再结晶转变。

5、获得了2195铝锂合金两种压缩方式下不同应变的热加工图与整体加工图。热加工图表明应变对2195铝锂合金两种压缩方式下的流变失稳区都有较大影响，随着应变的增加，流变失稳区逐渐明显增大，而安全加工区域逐渐减小，功率耗散系数变化不大，即应变对功率耗散系数的影响较小。对整体加工图的差异区域进行微观组织进行对比分析，表明平面应变压缩相比圆柱体单向压缩的组织更能准确的反应实验室条件下真实的加工过程。综合考虑两种压缩方式下的各变形条件的影响，并结合两种压缩方式下加工图的特点，得出2195铝锂合金的安全加工区域为：温度范围在440℃-500℃之间，-1-1应变速率

6、范围在0.01s-0.1s之间。关键词：2195铝锂合金，圆柱体单向压缩，平面应变压缩，本构方程，微观组织，软化机制，加工图I英文摘要Abstract2195aluminumlithiumalloyisoneofthethirdgenerationaluminum-lithiumalloysdevelopedbyin1989.Thealloyhassomeadvantagessuchaslowdensity,highstrength,highspecificstiffness,goodheatresistanceandcorrosionresist

7、ance,etc.Itisconsideredastheidealstructuralmaterialintheaerospaceindustry.Inthispaper,thesinglepasscylinderuniaxialcompressionandplane-straincompressiontestat60%reductionof2195aluminumlithiumalloyafterhomogenizationwasconductedonthethermalsimulationequipmentGleeble3500.2195alu

8、minumlithiumalloywasdeformedattemperatureof400℃,420℃,440℃,460