含Ag的Al-Cu-Mg合金热压缩流变行为及时效特征的研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizhongshan_2001
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含Ag的Al-Cu-Mg合金以其良好的耐热性能而已经引了材料研究者的重视。这种合金与传统的耐热铝合金相比,在150℃~250℃的高温范围内力学性能依然保持良好。但是高合金化的高强铝合金塑性差,热变形时容易开裂,为此,采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了含Ag和Al-Cu-Mg合金,通过热压缩变形实验,构建了该合金的加工图,并且研究了单级时效、多级断续时效、形变时效以及应力时效对该合金的力学性能和显微组织的影响,为该合金的热加工工艺和时效制度的制定以及合金的工业应用提供了依据。采用热压缩模拟实验研究了含Ag的Al-Cu-Mg合金在热变形过程中的流变应力行为,实验结果表明,含Ag的Al-Cu-Mg合金热压缩初期,会发生加工硬化效应;应力超过峰值,合金会发生软化;合金具有有正的应变速率敏感性。含Ag的Al-Cu-Mg合金的变形激活能Q值为196kJ/mol,热压缩变形时的流变本构方程为ε=1.89×1013[sinh(0.0116σ)]729exp(-196000/RT)。此外,根据加工图的分析,含Ag的Al-Cu-Mg合金进行热压缩变形时有2个失稳区域:一是低温区,变形温度为300~400℃、应变速率为0.1~10s-1的区域;二是高温区,变形温度为450~500℃、应变速率为1.0~10s-1的区域。断裂和局部流变是产生失稳的主要原因。合金在350℃以上具有很好的塑性,适宜的加工条件为温度385~450℃,应变速率0.001~0.003s-1。该加工条件下,合金发生动态再结晶。采用硬度测试、双电桥电阻率测试、室温力学性能测试、金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,研究了单级时效、多级断续时效、形变时效以及应力时效对含Ag的Al-Cu-Mg合金的力学性能和显微组织的影响。含Ag的Al-Cu-Mg合金适宜的单级时效温度为185℃/4h。断续时效显著改善合金塑性,并且,随着高温欠时效时间的延长,二次时效初始硬度升高,时效硬化速率加快。当二次时效温度为65℃时,合金中主要强化相为G.P区和少量的Ω相,其峰值时效强度和硬度低于T6态,提高二次时效温度至150℃,合金主要强化相为Ω相和少量的G.P区,其峰值强度和硬度略高于T6态。时效前的预变形能够增加含Ag的Al-Cu-Mg合金中的位错密度,促进θ’相的析出,细化Q相。形变时效可以提高含Ag的Al-Cu-Mg合金时效硬化速率,缩短峰时效时间。1%的预变形降低合金的峰值时效强度和硬度。预变形量ε>2.5%时,合金强度和硬度随着预变形量的增加而增加,伸长率则不断下降。200MPa的外加应力会降低含Ag的Al-Cu-Mg合金的时效硬化速率,减小峰值硬度和延长欠时效时间,抑制Ω相的析出和长大;而且在外加应力作用下,Ω相会产生择优取向析出的现象。
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