鋁合金鋸齒形屈服現(xiàn)象中析出相及溶質(zhì)氣團(tuán)作用的實(shí)驗(yàn)和機(jī)理研究.pdf

1、在一定的溫度、應(yīng)變率或合適的預(yù)變形下，多種合金材料都會(huì)出現(xiàn)特殊的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，即時(shí)域上的鋸齒形應(yīng)力屈服和空域上的應(yīng)變局域化，這一現(xiàn)象被稱之為Portevin-Le Chatelier(PLC)效應(yīng)或鋸齒形屈服現(xiàn)象。目前對(duì)鋸齒形屈服現(xiàn)象的解釋中，為研究者所廣泛接受的是動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效(dynamic strainaging，DSA)理論，即材料微細(xì)觀結(jié)構(gòu)演化過(guò)程中，可動(dòng)位錯(cuò)和溶質(zhì)原子間的動(dòng)態(tài)交互作用。 雖然目前對(duì)溶質(zhì)原子在DSA中發(fā)生

2、作用的微觀機(jī)制還沒(méi)有定論，但無(wú)論哪一種理論解釋，都重點(diǎn)考察了溶質(zhì)原子氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的影響。而溶質(zhì)原子氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)的釘扎能力又與基體中的溶質(zhì)濃度密切相關(guān)。另一方面，析出相(沉淀)作為一種重要的障礙形式，能夠引起固溶體的晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而影響合金的塑性變形特性。所以，研究微觀上位錯(cuò)、溶質(zhì)原子及析出相之間的相互關(guān)系有助于深刻理解DSA產(chǎn)生的機(jī)制。 本文借助不同溫度下的固溶處理改變合金的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)(包括溶質(zhì)濃度、析出相含量、尺寸

3、及分布)，再通過(guò)宏觀及微觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析溶質(zhì)原子氣團(tuán)及析出相對(duì)鋸齒形屈服現(xiàn)象的影響，從而探究DSA產(chǎn)生的微觀機(jī)制。 在宏觀實(shí)驗(yàn)方面，借助數(shù)字散斑干涉法(DSPI)，對(duì)經(jīng)過(guò)固溶處理的Al合金試件進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，獲取應(yīng)力-時(shí)間曲線及PLC帶產(chǎn)生和傳播的空間位置信息。由應(yīng)力-時(shí)間曲線提取鋸齒形屈服的應(yīng)力跌落幅度、重加載時(shí)間、臨界應(yīng)變等特征量，并加以統(tǒng)計(jì)分析。依據(jù)已有的PLC帶分類方法及時(shí)空特征，分析本實(shí)驗(yàn)中鋸齒形屈服類型與固溶處理溫度及

4、加載應(yīng)變率的關(guān)系。 在微觀實(shí)驗(yàn)方面，利用透射電子顯微鏡，對(duì)幾種典型熱處理方式得到的Al合金試件的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，重點(diǎn)考察析出顆粒尺寸及分布的演變規(guī)律。結(jié)合已有的研究成果，本文探討了溶質(zhì)氣團(tuán)與沉淀顆粒在DSA中所起的作用，著重肯定了析出顆粒作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙對(duì)DSA具有顯著的影響。提出了決定DSA主導(dǎo)因素的機(jī)制：固溶處理溫度高于300℃時(shí)，可以得到溶質(zhì)濃度較高的過(guò)飽和固溶體，此時(shí)溶質(zhì)原子濃度對(duì)DSA的影響大于沉淀的影響而起主要