一种新型AL-Mn合金的均匀化处理及热变形行为研究

摘要

开发高强高抗腐蚀性的Al-Mn合金材料，来满足因厚度减薄而带来合金强度与耐蚀性相应提高的性能要求是当今高性能铝制交换器材料发展的趋势。本文通过对研制的一种新型Al-Mn合金进行均匀化处理实验，均匀化温度分别为560℃，580℃，600℃，620℃，均匀化时间分别为12h，24h，48h，72h;通过硬度测试、电导率测试、示差扫描热分析分析和组织观察，探明了新型Al-Mn合金最佳均匀化处理方案;在Gleeble-3500热模拟机上进行热压缩变形实验，变形温度为350-550℃，应变速率为0.01-10s-1，研究了合金高温压缩变形流变应力行为;通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段探明了该合金热压缩变形组织的演变规律。
　　(1)在加热温度560-620℃，保温时间12-72h的均匀化处理时，新型Al-Mn合金电导率随均匀化温度的升高和保温时间延长而降低;硬度值在600℃以下均匀化处理后随温度升高和保温时间延长而降低，但继续升高温度后硬度值增加;随均匀化温度升高和保温时间的延长，新型Al-Mn合金铸锭中Al(Fe，Mn)相逐渐溶解、晶界处Al(Fe，Mn)Si相棒、球化，Al(Fe，Mn)Si相溶解和球化越明显，晶内弥散相大量析出;在本实验条件下，综合硬度值、电导率、显微组织及节能等分析得出新型Al-Mn合金较优的均匀化处理制度为600℃/24h。
　　(2)新型Al-Mn合金高温压缩变形时流变应力均随应变的增加而迅速增大至峰值，之后随应变的增加而呈不同程度的减小。流变应力取决于应变速率和变形温度，流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大。采用双曲正弦形式的Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热变形行为时，分别得到铸态合金变形激活能Q为212.05kJ/mol和均匀化处理后合金变形激活能Q为194.76kJ/mol;结合加工图分析得到变形温度为500～550℃，应变速率为0.1s-1时为该合金最佳工艺参数。
　　(3)新型Al-Mn合金热压缩变形组织随着lnZ值的减小，位错密度减少;亚晶尺寸逐渐长大;析出相(Al(Fe，Mn)Si)尺寸有先减小后增大的趋势;热变形过程中形成了一种稳定的Al(Fe，Mn)SiV相，尺寸在200nm左右。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 Al-Mn合金中各元素的特点及作用

1．3 Al-Mn系合金的研究现状

1．3．1 Al-Mn合金的应用

1．3．2 Al-Mn系合金的研究与开发现状

1．4 Al-Mn合金制备与加工研究现状

1．4．1 Al-Mn合金的均匀化退火处理

1．4．2 铝合金的热变形研究概述

1．4．3 加工图及其应用的研究

1．5 本文的研究意义及内容

1．5．1 本文的研究意义

1．5．2 本论文研究的主要内容

1．5．3 本论文采用的技术路线

第二章 实验材料和方法

2．1 实验材料及设备

2．2 均匀化处理实验

2．3 高温热压缩试验

第三章 均匀化处理对Al-Mn铸锭组织和性能的影响

3．1 引言

3．2 合金铸态组织

3．2．1 合金铸态DSC分析

3．2．2 合金铸态组织及分析

3．3 均匀化处理对Al-Mn合金组织影响

3．3．1 均匀化温度对Al-Mn合金组织的影响

3．3．2 均匀化时间对Al-Mn合金组织的影响

3．4 均匀化处理对Al-Mn合金性能影响

3．4．1 均匀化处理对合金电导率的影响

3．4．2 均匀化处理对合金硬度的影响

3．5 本章小结

第四章 均匀化处理对Al-Mn合金热压缩变形行为的影响

4．1 引言

4．2 均匀化处理对Al-Mn合金热变形真应力—真应变曲线的影响

4．2．1 铸态Al-Mn和均匀化处理(600℃／24h)Al-Mn合金真应力—真应变曲线

4．2．2 均匀化处理对Al-Mn合金流变应力的影响

4．3 均匀化处理对Al-Mn合金材料常数及其本构方程的影响

4．3．1 铸态Al-Mn合金材料常数及其本构方程的计算

4．3．2 铸态Al-Mn合金模型计算峰值与实测峰值误差分析

4．3．3 均匀化处理后Al-Mn合金本构方程中材料常数的求解

3．3．4 均匀化处理Al-Mn合金模型计算峰值与实测峰值误差分析

4．3．5 均匀化处理对Al-Mn合金材料常数的影响

4．4 均匀化处理对Al-Mn合金各应变热激活能的影响

4．5 均匀化处理对Al-Mn合金加工图的影响

4．5．1 铸态Al-Mn合金的加工图

4．5．2 均匀化处理后Al-Mn合金的加工图

4．5．3 均匀化处理对Al-Mn合金加工图的影响

4．6 本章小结

第五章 新型Al-Mn合金高温热变形组织研究

5．1 引言

5．2 Al-Mn合金高温热变形扫描组织分析

5．2．1 铸态合金高温热变形扫描组织分析

5．2．2 均匀化处理后Al-Mn合金高温热变形扫描组织分析

5．3 均匀化处理后Al-Mn合金高温热变形组织分析

5．3．1 合金软化机制

5．3．2 不同变形条件下的位错演变规律

5．3．3 不同变形条件下的亚晶演变规律

5．3．4 不同变形条件下的析出相演变

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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