预变形法制备7075铝合金坯料的半固态微观组织演变规律及形成机制

摘要

半固态成形作为一种新型的近净成形技术，它结合了液态金属成形性好和固态金属加工成形零件机械性能好等优点，特别适合类似于7075这类固液区间较大、熔点高或强度大的合金。为了实现半固态触变成形，首先要制备出具有触变性的非枝晶组织半固态坯料。塑性预变形半固态坯料制备方法众多，而对该类方法制备半固态坯料微观结构形成机制缺乏系统认识。因此，本课题以7075铝合金为研究对象，采用挤压方法在该合金再结晶温度下（RAP法）和再结晶温度上（SIMA法）进行挤压制备半固态坯料，定量研究了合金在半固态温度区间的组织演变规律，并考察了不同塑性变形方法对半固态组织演变的影响机制。
　　RAP法通过塑性预变形获得沿挤压方向的纤维组织。在半固态温度区间，半固态处理实验结果表明：1)当将坯料加热至半固态温度区间后，形变晶粒发生部分再结晶，逐渐转变成近球形的等轴晶，随后晶粒出现长大和球化;2)预变形的挤压温度越低、变形量越大，则获得的半固态坯料中未熔固相越细小、圆整；3)重熔过程中，半固态晶粒尺寸随着保温温度的增加和保温时间的延长逐渐增大，保温温度越高晶粒的球化速度越快；4)当挤压比为25、挤压温度为250℃，保温温度为620℃、保温时间为10min时，获得的半固态坯料组织最佳，未熔固相的平均晶粒尺寸为35μm，形状系数为0.74。
　　SIMA法首先通过塑性变形获得了部分再结晶组织。半固态等温处理结果表明：1）半固态保温温度和时间与晶粒大小的关系和RAP法的一样，只是相同保温条件下其晶粒的球化速度比RAP法的慢一些；2)在半固态保温过程中，其微观组织中晶粒发生明显的长大和球化。3)保温温度和时间分别为620℃和10min时，所获得的半固态组织最佳。未熔固相的平均晶粒尺寸为53μm，形状系数为0.72。
　　对比研究RAP法、SIMA法和FSP法制备的7075铝合金半固态坯料的微观结构可知：1)再结晶程度高的 FSP法制备的7075铝合金半固态组织能在短时间内获得固相晶粒细小、圆整的半固态坯料；2)相比于SIMA法，RAP法所制备的半固态坯料中未熔固相更为细小、圆整，主要是因为采用RAP法所制备制备坯料预变形存储能量大，在半固态保温初期中发生了大面积的再结晶；3)半固态坯料未熔固相的粗化行为与坯料的再结晶密切相关。再结晶程度越高，未熔固相晶粒的Ostwald长大机制所占比例越高；4)半固态坯料质量的高低受保温过程中初始坯料的再结晶行为密切相关，再结晶程度越高，则所获得未熔固相晶粒越细小、圆整。

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目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 半固态坯料的制备

1.3 铝合金半固态加工技术应用现状

1.4 研究目的及内容

2 实验材料与方法

2.1 实验材料的选择

2.2 实验方法

2.3 实验方法

2.4 试验方法

3 SIMA法制备的7075合金半固态微观结构演变规律

3.1 7075铝合金微观结构及热物理性能分析

3.2 7075合金固相分数研究

3.3 SIMA法半固态等温处理微观结构

3.4 微观结构定量分析

3.5 本章小结

4 RAP法制备7075铝合金半固态坯料

4.1 引言

4.2 预变形对7075合金微观结构的影响

4.3 半固态等温处理对微观组织的影响

4.4 挤压比25坯料半固态等温处理微观组织

4.5 微观结构定量分析结果

4.6 本章小结

5 再结晶程度对7075铝合金坯料半固态处理微观结构的影响

5.1 引言

5.2 RAP法、SIMA法和FSP法制备的固态坯料微观结构比较

5.3 RAP法、SIMA法和FSP法制备的半固态坯料微观组织比较

5.4 微观组织定量比较

5.5 三种方法制备的坯料在半固态等温过程微观结构演变机理

5.6 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录