半固态Al-4Cu-Mg合金变形时的微观组织演化

摘要

合金在半固态变形时内部的微观组织会经历一系列动态变化,微观组织的变化又会影响材料的变形过程,最终影响变形后工件的性能.正确理解变形工艺对微观组织的影响,探讨变形过程的微观机理,并建立变形过程中的微观组织演化模型,可以为制定合理的变形工艺提供理论与实验依据,并为发展半固态成形技术奠定基础.该文研究了应变诱发熔化激活法制备的半固态Al-4Cu-Mg合金的半固态压缩变形过程.采用热模拟压缩实验和定量金相技术分析了变形工艺参数(包括变形温度、变形程度和应变速率)对材料内部微观组织参数(晶粒等效直径和分形维数)的影响,对比了半固态变形与高温变形微观组织的异同以及供应态合金与半固态合金变形的异同.通过对变形后试样的TEM和SEM观察,初步研究了半固态变形机理,并研究了变形中产生的孔洞、液相宏观偏析、成分偏析等缺陷的形成规律.最后,结合模糊数学和神经网络理论的优点,建立了Al-4Cu-Mg合金半固态变形过程中微观组织演化的模糊神经网络模型,并对该模型的可靠性进行了测试.测试结果表明:该模糊神经网络模型计算精度高,晶粒等效直径的计算误差在10％以内,分形维数的计算误差在15％以内.运用此模型计算了Al-4Cu-Mg合金半固态变形过程中的微观组织参数,计算结果与实验结果吻合.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1铝及铝合金简介

1.1.1铝及铝合金的特点及应用

1.1.2铝合金的组织和性能

1.1.3铝合金的加工方法

1.2半固态成形技术

1.2.1概述

1.2.2工艺过程

1.2.3半固态材料的制备

1.3微观组织演化

1.3.1微观组织演化特征

1.3.2微观组织演化模型

1.4本文的主要研究内容

第2章半固态压缩变形

2.1半固态材料

2.1.1原材料的选用

2.1.2半固态温度区间

2.1.3半固态合金坯料

2.2半固态压缩实验

2.3实验结果

2.3.1变形后的微观组织

2.3.2定量金相实验结果

2.4结果分析

2.4.1变形温度对微观组织参数的影响

2.4.2变形程度对微观组织参数的影响

2.4.3应变速率对微观组织参数的影响

2.5本章小结

第3章半固态压缩变形的微观机理及缺陷分析

3.1半固态变形机理

3.1.1概述

3.1.2晶界滑移

3.2微观组织的演化机制

3.2.1动态再结晶

3.2.2变形过程中的晶粒长大

3.3变形过程中的缺陷分析

3.3.1孔洞缺陷

3.3.2液相宏观偏析

3.3.3成分偏析

3.4本章小结

第4章Al-4Cu-Mg合金半固态压缩变形时的微观组织演化模型

4.1概述

4.2模糊神经网络的基本原理

4.2.1概况

4.2.2模糊神经元和模糊神经网络

4.2.3 Pi-sigma神经网络及学习算法

4.3模糊神经网络在Al-4Cu-Mg合金微观组织建模中的应用

4.3.1输入变量的区间划分与隶属函数的选取

4.3.2微观组织演化模型的建立

4.3.3微观组织演化模型的验证

4.3.4微观组织演化模型的应用

4.4影响模型计算精度的因素

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明