非熱處理強化鋁合金強度模型的研究.pdf

1、Hall-Petch公式能夠表征粗晶材料的晶界強化效應，但在納米尺度下失效；現(xiàn)有的強度模型大多為各種強化機制加和的結(jié)果，形式復雜、參數(shù)眾多，不能準確地反映金屬的強度。本文提出了“晶界密度”的概念(單位面積晶界長度)，旨在從組織缺陷的角度將晶界密度l與位錯密度ρ統(tǒng)一起來，通過統(tǒng)一的“缺陷”來反映材料的強度，系統(tǒng)研究鋁合金屈服強度與統(tǒng)一“缺陷”密度的定量關(guān)系。
　　本文采用1060純鋁與不可熱處理強化5A06鋁合金作為實驗材料，通過形

2、變熱處理工藝控制鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得具備不同晶界密度、不同位錯密度組織的鋁合金試樣；利用OM、TEM、EBSD和XRD表征試樣的晶界密度、晶界取向差角和位錯密度，并通過室溫下的拉伸試驗測試其力學性能；根據(jù)不同狀態(tài)鋁合金的組織性能關(guān)系分別建立起鋁合金晶界密度、位錯密度對屈服強度貢獻的數(shù)學表達式；最后以現(xiàn)有理論為基礎，分析位錯密度與晶界密度的換算關(guān)系，并根據(jù)不同變形量冷軋態(tài)鋁合金的組織參數(shù)和強度數(shù)據(jù)，結(jié)合晶界強化、位錯強化模型，建立了

3、鋁合金的統(tǒng)一缺陷強化模型。
　　鋁合金冷軋再結(jié)晶退火 OM分析顯示，通過小變形量高溫退火和大變形量低溫退火可獲得晶粒尺寸差異較大的鋁合金試樣；另外，力學性能測試表明鋁合金的屈服強度隨晶界密度的增大而增大，而其抗拉強度并無明顯變化，數(shù)據(jù)擬合結(jié)果顯示鋁合金的屈服強度與l1/2呈線性關(guān)系變化。
　　小變形量冷軋鋁合金低溫退火實驗表明，冷軋態(tài)鋁合金的強度在退火30min后出現(xiàn)明顯的下降，延伸率有一定程度的提升。OM和EBSD結(jié)果顯示

4、退火過程中鋁合金的晶粒形態(tài)、尺寸及大小角晶界比例均沒有變化，而TEM下可觀察到明顯的位錯回復現(xiàn)象。XRD半高峰寬的Williamson-Hall法分析結(jié)果表明冷軋-低溫退火鋁合金的屈服強度與ρ1/2呈線性關(guān)系。
　　完全退火態(tài)鋁合金不同變形量冷軋實驗表明，冷軋變形態(tài)鋁合金的強化現(xiàn)象是晶界強化與位錯強化共同作用的結(jié)果，其強度模型可由兩種機制的加和描述，即σ=σ0+K′ι1/2+αGbρ1/2。以統(tǒng)一缺陷理論為基礎，可推導出位錯密度與