高压扭转大塑性变形纳米晶Al-Mg合金的微观结构及力学性能.pdf

《高压扭转大塑性变形纳米晶Al-Mg合金的微观结构及力学性能.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、高压扭转大塑性变形纳米晶AI-Mg合金的微观结构及力学性能MicrostructureandMechanicalPropertiesofNanostructuredAl_】ⅥgAlloysProcessedbyHighPressureTorsion2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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

2、担。学位论文作者签名：抬跨垒日期：为1忤钿pt7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，同意学校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。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容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。本学位论文属于学位论文作者签名：保密口，在年解密后适用本授权书。不保密∥拯姆遂>。¨年乃月p日指导教师签名：翔澎净加膨年伊易月J7日江苏大学硕士学位论文摘要大塑性变形(SPD)是目前来说唯一可以生产块体亚

3、微米、纳米结构材料的加工方法。高压扭转(HPT)是大塑性变形中细化晶粒能力最强的技术，能制备出晶粒尺寸小于100nrn的纳米结构材料，是SPD中最有前途的技术之一。作为一种重要的不可热处理合金，～-Mg铝合金(5xxx系列)是迄今为止在低温储罐、铝墙板、照明产品、内存磁盘基板、船用发动机部件等方面应用最广泛的铝合金材料。同时，由于铝镁铝合金与2xxx系列和7xxx系列铝合金相比，耐腐蚀性好、可再生能力更强、密度更低且成本更低，已被广泛用于车身内部面板等汽车部件。最近的研究表明，以镁为主要添加元素的SPDA1_Mg铝合金，其性能如加工硬化速

4、率、热稳定性、位错增殖能力、晶粒细化均得以提高，从而可提高合金的强度和塑韧性。因此，研究高压扭转变形铝镁合金的微观结构及力学性能具有十分重要的意义。本文以三种二元舢-Mg(O．5％，1．0％，2．5％Mg，质量分数)合金和一种商业AA5182(A¨．1Mg-0．35Mn--0．13S瑚．32Fe，质量分数，％)铝合金为研究对象，对其进行高压扭转大塑性变形，通过测试变形前后的硬度、强度和伸长率等力学性能，结合透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及x射线衍射脚)等微观分析手段，分析变形后合金的位错、晶界、层错和孪晶等微观结构，分

5、析结果总结如下：(1)对尺寸小于100nlrl的晶粒，晶内无位错，其晶界清晰平直；而尺寸大于200nm的大晶粒通常由几个亚晶或位错胞结构组成，局部位错密度可高达1017m‘2，这些位错往往以位错偶和位错环的形式出现。(2)用HRTEM观察到了小角度及大角度非平衡晶界、小角度平衡晶界和大角度∑9平衡晶界等不同的晶界结构，分析了局部高密度位错、位错胞和非平衡晶界等在晶粒细化过程中的作用，提出了高压扭转A】-Mg合金的晶粒细化机制。(3)首次在高压扭转A1_Mg合金中用HRTEM同时观察到由0。纯螺型和600混合全位错分解为部分位错而形成层错的

6、位错扩展方式，其中00纯螺型全位错分解为两个300Shockley部分位错，60。混合位错分解为高压扭转大塑性变形纳米晶A1一Mg合金的微观结构及力学性能900和300Shockley部分位错，所形成层错的宽度为3—5nnl。(4)用HRTEM观察到了一些特殊的层错和孪晶，如由4层层错叠加而形成的厚度为1nm的特殊纳米孪晶，证实了Yamakov等人分子动力学模拟预测到的均质形核和长大的孪生机制；在晶粒尺寸20-50nlll晶粒内，经常存在密度极高的纳米孪晶和层错，局部密度高达1016-1018m。2，厚度仅为O．2—1Bill，证实了Ya

7、makov等人分子动力学模拟预测的非均质形核和长大的孪生机制。依据经典位错理论和晶界发射部分位错的机制，提出了描述超细晶面心立方金属和合金中层错和形变孪晶形核长大的公式模型。(5)高分辨透射电镜观察表明，在不同滑移面上的层错相交时，形成层错而产生的拖曳部分位错相遇可反应生成压杆位错和Lomer-Cottrell位错锁。(6)高压扭转变形后，A1州g合金的晶粒尺寸随着Mg含量的增大而减小，TEM暗场像测得晶粒尺寸范围为265衄到71nl'll，已达纳米量级；HPT后Al-Mg合金的强度和硬度随Mg含量的增大明显提高，分别是未变形试样的30倍

8、和3_6倍，其中AA5182的屈服强度和极限抗拉强度最大，分别达到690MPa和800MPa。但是，随Mg含量的增大，HPT变形后的Al—Mg合金伸长率明显下降，高压扭转AL0．5Mg合金的伸