高强塑性Al-Mg合金的制备及其微观组织和强塑性机制

摘要

纳米晶和超细晶材料通常具备高强度,但其在拉伸载荷下的加工硬化能力及均匀延伸率较普通多晶体材料大大降低,成为制约其工业应用的主要瓶颈之一.大量实验结果表明大变形纳米晶和超细晶低固溶Al-Mg合金的均匀延伸率一般都很低(＜5％).在本文中,通过采用室温等通道转角挤压(ECAP)结合中间退火技术,成功的制备出了同时具有高强度(600MPa)、高塑性(均匀延伸率～14％)的超饱和固溶二元Al-7Mg合金.高强度和均匀延伸率的结合优于文献中报到的其它方法制备的纳米块体铝合金材料.此外,发现固溶Al-Mg合金的强度和塑性同时随着Mg含量的增加而提高.基于透射扫描电镜(TEM)下的取向成像分析表明该Al-7Mg合金具有多元尺度晶粒分布的混晶组织,即大量纳米晶、亚微米晶晶粒(平均尺寸＜100 nm)与少数粗大的微米晶粒共存,且粗晶晶粒内部具有高位错密度.该Al-7Mg合金的高强度主要来自于纳米晶和亚微米晶、高位错密度以及高固溶Mg含量.高塑性主要来自于由微米晶,高固溶Mg含量和动态应变时效(DSA)所造成的强加工硬化速率.本研究表明中间退火能促进难变形铝合金在室温ECAP条件下形成纳米晶,同时高固溶Mg含量可促进混晶组织的形成.本文提出了一种简单易行的设计和制备高塑性块体纳米晶铝合金的方法.