AA2195铝锂合金热变形组织及退火软化机制研究

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铝锂合金因其本身性能优异的同时实现了轻量化的要求,因此已经成为了航天领域的热点材料,探索其更广泛的实质应用相当重要。本文以AA2195铝锂合金为研究对象,探索了AA2195铝锂合金在热变形过程中微观组织和变形织构的演变规律,并研究了典型样品的退火软化机制。
  通过EBSD技术表征了合金的热变形组织,研究了其微观组织与变形温度、应变速率、变形量和lnz值的相关关系。分析表明,AA2195铝锂合金随着应变速率的降低,合金的动态再结晶能力逐渐增强,动态再结晶晶粒也有一定程度的长大,但动态回复仍主导合金的软化过程。在高应变速率下,有少量几何再结晶产生;低应变速率时,则是明显的连续动态再结晶特征。变形温度对AA2195铝锂合金的影响较为明显,在0.01s-1的应变速率条件下,随着变形温度的升高,动态再结晶行为逐渐增加,合金的软化机制由动态回复转变为动态回复和动态再结晶共存。变形量对微观组织的影响也十分显著,随着变形量的增加,合金的动态回复和动态再结晶能力逐渐增强。
  通过分析Z值与合金组织和变形织构的关系,发现Z值可以作为合金热变形过程中是否发生动态再结晶的特征参考值。Z值越低,合金动态再结晶越容易发生;高Z值条件下,合金很难发生动态再结晶,其主要软化机制为动态回复。合金的变形织构种类和强度与Z值并无明显的线性相关关系。
  织构分析表明,合金在平面热压缩过程中会形成四种典型的轧制织构(较强的Brass,S,Copper织构和弱的Goss织构),也存在微弱的Cube织构。Brass、Cube织构对应变速率的变化不敏感,S、Copper织构对应变速率的变化更敏感且呈负相关,Goss织构与应变速率呈正相关,低应变速率时更易形成变形织构,而各类型织构对变形温度的变化不敏感。变形织构在材料的表层和中心层存在差异:Brass、Copper、S织构在表层和中心层分布较为均匀,而Goss织构易形成于表层,Cube织构易形成于中心层。
  通过对样品进行显微硬度测试,发现在不同变形条件下的显微硬度存在差异,但其随后的退火软化规律却一致,400℃时硬度最低,500℃时硬度最高。综合分析表明合金在退火过程中发生软化主要是由于第二相的复杂变化导致的,再结晶软化起到的作用相当有限。
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