石墨烯铝基复合材料再结晶行为研究

摘要

本文对石墨烯铝基复合材料进行等温热压缩，分析其流变行为；对得到的应力应变曲线进行温度修正，建立本构方程及热加工图，研究不同参数下的微观组织演变。将该复合材料进行冷轧退火，利用EBSD、SEM等表征手段观察不同变形量时微观形貌变化；探讨了再结晶温度范围以及晶粒长大方式，分析不同退火条件下的微观组织变化。得到的结论如下：　　①石墨烯铝基复合材料在热压缩过程中首先发生弹性变形，应力快速增加，达到峰值应力后稍有降低，随后趋于平缓，之后又再次出现流变应力的增加。大应变速率时会出现变形热效应，应变速率越大，变形热效应越明显。　　②构建不同变形条件下应变为0.4、0.8、1.2以及1.6的热加工图，比较失稳区与安全区的微观组织，安全区的组织更均匀。将热加工图叠加，得到最适宜加工区域，变形温度400-470℃，应变速率0.01-0.08s-1。变形温度升高、应变速率减小，晶粒尺寸增加，再结晶比例增大，GOS值和KAM值减小。团聚的石墨烯颗粒起到粒子诱发形核作用，导致形成异于<100>取向的晶粒，使得<100>织构弱化；变形量越大，再结晶程度越大，<100>织构弱化程度增加。　　③石墨烯铝基复合材料冷轧后，石墨烯呈平行于轧制方向的条状，轧制变形量越大，石墨烯越细长，硬度从36.4HV增大到58.0HV。对变形量为70%的冷轧样退火，结合硬度与微观组织，得到再结晶温度范围为250-275℃；石墨烯对晶界的钉扎作用使得再结晶时晶核长大的过程出现异常长大。　　④退火温度升高，退火时间增加，小角度晶界占比减少，平均取向差角增大，再结晶程度增加。发生完全再结晶后，由于石墨烯阻碍晶界迁移的作用大于促进晶粒长大的表面能的作用，退火时间继续增加，晶粒不再长大。

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2.1 石墨烯铝基复合材料的制备

1.2.2 石墨烯铝基复合材料的研究现状

1.3 回复与再结晶

1.3.1 静态回复与静态再结晶

1.3.2 动态回复与动态再结晶

1.4.1 流变应力的研究

1.4.2 本构关系模型

1.4.3 热加工图及各区域组织特征

1.5 本文研究目的和主要研究内容

2 实验材料及方案

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验路线

2.2 实验方案

2.2.1 热模拟压缩

2.2.2 轧制

2.2.3 再结晶退火

2.3.1 硬度测量

2.3.2 SEM 显微组织分析

2.3.3 EBSD显微组织分析

3 Al-1wt%GR 复合材料动态再结晶研究

3.1 引言

3.2.1 真应力-真应变曲线

3.2.2 流变应力修正

3.2.3 本构方程的建立

3.3.1 热加工图的建立

3.3.2 热加工图不同区域的微观表征

3.4.1 变形温度对微观组织演变的影响

3.4.2 应变速率对微观组织演变的影响

3.4.3 变形量对微观组织演变的影响

3.5 本章小结

4 Al-1wt%GR 复合材料的静态再结晶研究

4.1 引言

4.2 冷轧板原始形貌

4.3.1 再结晶温度的确定

4.3.2 晶粒长大方式的确定

4.4.1 不同退火温度下微观组织的演变

4.4.2 不同退火时间下微观组织的演变

4.5 本章小结

5 结 论

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集

致谢