2397铝锂合金热变形行为与微观组织演化研究

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1、分类号学号D201377236学校代码10487密级博士学位论文2397铝锂合金热变形行为与微观组织演化研究学位申请人：沈博学科专业：材料加工工程指导教师：王新云教授答辩日期：2018年2月2日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringStudyonhotdeformationbehaviorandmicrostructureevolutionof2397Al-LialloyPh.D.Candidate1.1.1.

2、1.1.：BoShenMajor：MaterialProcessingEngeeringSupervisor：Prof.XinyunWangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaFeb.2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年

3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要在航空航天工业中，轻量化需求使得新型轻质结构材料成为了研究和应用热点。铝锂合金由于具有密度低、弹性

4、模量高、比强度高和比刚度高、和低温性能好等特点，在航空航天领域得到了广泛应用。铝锂合金构件的主要成形方法是塑性成形。因此，系统地研究铝锂合金的热变形行为和微观组织演化机理，将为铝锂合金精密塑性成形提供理论指导和技术支持。本文利用电子背散射衍射技术(EBSD)结合热压缩实验，深入研究了塑性变形参数对2397铝锂合金的热变形行为与微观组织演化机理的影响。同时，在电子背散射衍射技术的基础上，开发了几何必需位错测量程序，研究了不同晶体取向的晶粒间的协调变形行为及其对微观组织演化的影响。取得的主要结论如下：通过热压缩实验，分析了2397铝锂合金热压缩过程中的变形条件对流变应力的影响规律，

5、建立了2397铝锂合金的本构方程。2397铝锂合金在等温热压缩过程中具有稳态流变特征和动态软化趋势，应变量对2397铝锂合金的变形激活能具有明显影响。随着应变的增加，2397铝锂合金的变形激活能随应变的增加从208.7KJ/mol增加到255.7KJ/mol。变形激活能随应变的增加是因为应变增加时，2397铝锂合金的动态再结晶由晶界迁移机制变为晶界迁移及小角度界面向大角度界面转变的复合机制。通过EBSD分析了2397铝锂合金的动态再结晶行为。2397铝锂合金的动态再结晶过程主要受应变速率的影响。高应变速率(0.1s-1)时，小角度界面大量形成，但没有足够的时间转变为大角度界面，

6、导致动态再结晶进行不充分，再结晶晶粒体积分数仅为30%；低应变速率(0.001s-1)时，小角度界面有足够时间向大角度界面转变，动态再结晶程度高，再结晶晶粒体积分数达到82%。基于晶界演化行为建立了2397铝锂合金的动态再结晶模型。该模型表明，在变形初始阶段，动态再结晶晶粒通过晶界弓出形成，当变形进行到一定程度后，动态再结晶晶粒通过晶界弓出和小角度界面向大角度界面转变两种机制共同产生。通过EBSD和几何必需位错测量程序分析了2397铝锂合金中不同取向晶粒间的I华中科技大学博士学位论文协调变形行为。2397铝锂合金的主要取向主要为<001>取向与<111>取向时，由于<111>取

7、向晶粒的Shcmid因子较低，变形难度大，因此在变形过程中<111>取向的晶粒趋向于旋转到更有利于变形的取向。取向旋转导致在<111>变形晶粒内部形成许多小角度界面，将变形晶粒分割成细小的亚晶。同时，<111>取向晶粒与<001>取向晶粒间的变形协调能力差，因此<111>取向晶粒发生取向旋转时会迫使相邻的<001>取向晶粒也发生取向旋转，形成细小亚晶。2397铝锂合金的主要取向主要为<001>取向与<101>取向时，<001>和<101>取向的Shcmid因子较高，且<001>取向晶粒与<1