铝合金动态再结晶模型.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1993.03.022 第15卷第3期北京科技大学学报 Vol.15 No.3 1993年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 1993 铝合金动态再结晶模型林均品·安希山庸*·雷廷权· 摘要：本文提出了一个材料性质参数Km,用该参数可把铝合金分为两类：在Km01的铝合金中只能发生不连续动态再结品，本文还讨论了热形变铅合金亚组织的特点。关键词：铝合金，动态再结品、热形变 A Dynamic Recrystallization Model of Al-alloys Lin Junpin'An Xiyong·Lei Tingquan'、 ABSTRACT:A parameter Kax indicating the nature of the materials has been suggested by present work with which the Al-alloys can be classified into two categories:in alloys with Km0.I only continuous dynamic recrystallization can occur and it cannot proceed completely:in alloys with K>0.I occurs only dynamic recrystallization.The characteris. tics of the dynamic recrystallization of Al-alloys has been discussed. KEY WORDS:Al-alloy.dynamic recrystallization.hot deformation 长期以来，国内外学者认为、铝及铝介金层错能较高，位错容易交滑移，因此热形变过程中的动态复原机制为动态问复。近年米，…些学者的研究表明、A】-Mg系，A】一Zn 系和A-C一Mg系等在：热形变过程中也可发生动态再结品，并对动态再结晶机制作了初步的探讨~s)。由于影响铅合金热形变动态复原过程的因索很多、因此获得的数据、结果很分散、有些甚全矛盾，还没有形成合金动态再结品的统一理论。本文的日的，是在人量试验结果的基础上建立铝合金动态再结品模型， 1试验材料及方法本「作选取典型的沉淀硬化型LY12铝介金和自制A1-6Mg合金。分别采用热拉 1992-09-08收稿第·作.若：月.29岁，博1.，现为牌： ·北宋f秆技人学(University of Science and Technology Beijing) ··哈尔滨工业人学(tl:arbin Institute of Technology)

第巧卷第 3 期北京科技大学学报一” 3年 6 月 J o u r n a l o f U n i v e r s i ty o f s c i e n c e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . I S N o . 3 J U . Ie 1 9 9 3 铝合金动态再结晶模型林均品 ’ 安希 L墉 “ 雷廷权 * ` 摘要 : 本文提出了一个材料性质参数戈 J 、 , 用该参数可把铝合金分为两类: 在 mK 。成 0 . 1 的铝合金中只能发产 t 连续动态再结晶 , 片且小能进行完全 ; 在 K ma 、 > 0 1 的铝合金中只能发生不连续动态再结晶〔本文还讨论 r 热形变铝合金亚组织的特点。关键词 : 铝合金 , 动态再结晶、热形变 A D y n a m i e R e e r y s t a Il i z a t i o n M o d e l o f A I一a l l o y s L i月 J “ n 尸i n ’ A n X 办 · ` ,月 g L e i T i月 g 叮“ a n A B S T R A C T : A P a r a m e t e r mK 。、 i n d , c a t i n g t h e n a t u r e o f th e m a t e r i a l s h a s b e e n s u g g e s t e d b y P r e s e 一I t w o r k w i t h w h i e h t h e A I一a ll o y s e a n b e c l a s s iif e d i n t o t w o c a t e g o r i e s : i n a ll o y s w i t h mK `、丈 0 . 1 o n ly e o n t i n u o u s d y n a m i e r e e r y s t a lli z a t i o n e a n o e e u r a n d it e a n n o t p r o c e e d e o m P l e t e ly ; i n a l l o y s w it h K m : ,、 > 0 . 1 o e e u r s o n l y d y n a m i e r e e r y s t a lli z a t i o n . T h e e h a r a e t e ir s - t i c s o f t h e d y n a m i e r e e r y s t a l li z a t i o n o f A I一 a ll o y s h a s b e e n d i s c u s s e d . K E Y w 0 R D S : A I一 a l l o y , d y n a m i e r e e r y s t a ll lz a t i o n , h o t d e fo r m a t i o n 长期以来 , 国内外学者认为 , 铝及铝合金层错能较高 , 位错容易交滑移 , 因此热形变过程中的动态复原机制为动态回复。近年来 , 一此学者的研究表明 , lA 一 M g 系、 lA 一 z n 系和 A 卜C u 一 M g 系等在热形变过程中也可发 ’ :.l 动态再结晶 , 并对动态再结晶机制作了初步的探讨〔 ’ 一 , , 。由 f 影响铝合金热形变动态复原过程的因素很多 , 因此获得的数据、结果很分散 , 有此甚至矛后 , 还没有形成铝合金动态再结品的统一理论。本文的目的 , 是在大量试验结果的基础卜建认铝合金动态再结晶模烈。 1 试验材料及方法本 f 作选取典划的沉淀硬化烈 L Y 12 铝合金和自制 A I一 6 M g 合金。分别采用热拉 19 9 2 一 0 9一 0 8 收稿第一作行 : 男 . 2 9 岁 , 博 I _ , 现为博 l _ 喻 , J七J “ 科技人 `’子 : ( U n . v e r s , t , o , S e . e n c e a n d T e` h n o l o g y B e ij , n g ) 哈尔滨 1 一业人 ` 、沂 ( I l a r b l n I n 、 : i t u t e `, f T e e h n o l o g y ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 03. 022

Vol.15 No.3 林均品等：铝合金动态再结晶模型 ·263· 伸、热压缩和热扭转3种形变方式。形变温度范围为300~520℃，形变速率范围为：热拉伸：0.0008-0.0833s1 热压缩：0.001-0.5s1 热扭转：0.006-1.825s1 热拉伸试验在DSS-I0T-S型电子拉伸机上进行，热压缩试验在GPL-1500热模拟机上进行，热扭转在东北重型机械学院自制扭转试验机上进行，形变后立即水冷。采用CM12透射电子显微镜分析热形变亚组织。 2试验结果及分析 2.1Kmax参数的提出大量的试验观察发现，两种材料在热形变过程中都可发生动态再结晶，但规律不同，LY12铝合金热形变过程中 6 发生了亚晶范围的连续动态再结晶，不论形变参数如何变化，都不能发生完全动态再结晶。而A-6Mg合金热形变过程中发生不连续动态再结晶，在一定条件下可以进行完全。为了清晰地表达铝合金本身的这种差别，本文提出Kmx概念。K参数的数学表达式为 K=△o/oP (1) 图1真应力一真应变曲线式中△。表示峰值应力。与稳态流变 Fig.1 True stress-true strain curve 应力σ$之差，见图1所示。显然，对于动态回复型曲线K=0、而对于动态再结晶曲线 K>0。形变参数对K参数的影响曲线见图2。从图2可以看出，LY12铝合金的K参数比较小，一般小于0.1。而对于A1-6Mg合金，K参数较大（见图2b和图2c)。由于形变温度和形变速率对K参数影响较大，取K参数的最大值K、,就消除了Z参数 (Z=exp(Q/RT)的影响。试验结果表明，形变方式对K参数也有影响。热拉伸的 Kmax最大，其次是热扭转、热压缩最小，这个结果与应力强度软度系数n值相对应(6，低？值的热拉伸导致了高的形变储存能，使动态再结晶更容易发生，故真应力一真应变曲线上应力下降的幅度比较大，取热拉伸的Km作为表达铝合金动态再结晶规律的特征参量。 Km参数的物理意义是与铝合金本身性质有关的热形变过程中软化系数的最大值，它综合反映了铝合金位错交滑移和位错运动的能力；是辩别铝合金能否发生完全动态再结晶的判据。Km参数较小的材料，位错运动和位错的交滑移能力不仅与层错能有关，而且还取决于合金元素与位错交互作用力的大小，材料是否发生应变诱发析出和夹杂相的尺寸、分布等。Kmx小于某一临界值的铝合金不能够发生完全动态再结晶、Kx大于这一值的铝合金能够发生完全动态再结晶，试验测得、这个临界值为Q1。铝合金的Km参数可通过热拉伸的一系列真逆力一真应变曲线获得

V o l , 1 5 N o . 3 林均品等 : 铝合金动态再结晶模型 2 6 3 伸、热压缩和热扭转 3 种形变方式。形变温度范围为 30 一 5 20 ℃ , 形变速率范围为: 热拉伸 : 0 . 0 0 0 5一 0 0 5 3 3 5 一 ` 热压缩 : 0 . 0 0 1一 0 . 5 一 ’ 热扭转 : 0 . 0 06 一 1 . 8 25 5一 ’ 热拉伸试验在 D S S 一 10 T 一 S 型电子拉伸机上进行 , 热压缩试验在 G P L 一 15 0 热模拟机上进行 , 热扭转在东北重型机械学院自制扭转试验机上进行 , 形变后立即水冷。采用 C M 12 透射电子显微镜分析热形变亚组织。 2 试验结果及分析洲叽氏 b 2 . 1 弋 a 、参数的提出大量的试验观察发现 , 两种材料在热形变过程中都可发生动态再结晶 , 但规律不同。 L Y 12 铝合金热形变过程中发生了亚晶范围的连续动态再结晶 , 不论形变参数如何变化 , 都不能发生完全动态再结晶。而 lA 一 6M g 合金热形变过程中发生不连续动态再结晶 , 在一定条件下可以进行完全。为了清晰地表达铝合金本身的这种差别 , 本文提出 mK a 、概念。 K 参数的数学表达式为 K 一 △。 / a P (l) 式中 △a 表示峰值应力 6 P 与稳态流变乙 p ￡ s C 图 1 真应力一真应变曲线 F i g . l T r u e s tr e 站一 tr u e s tr a in e u vr e 应力 a : 之差 , 见图 l 所示。显然 , 对于动态回复型曲线 K 二 O , 而对于动态再结晶曲线 K > O 。形变参数对 K 参数的影响曲线见图 2 。从图 a2 可以看出 , L Y 12 铝合金的 K 参数比较小 , 一般小于 0 . 1 。而对于 lA 一 6M g 合金 , K 参数较大 ( 见图 2b 和图 2c ) 。由于形变温度和形变速率对 K 参数影响较大 , 取 K 参数的最大值凡。 , 就消除了 z 参数 (z = 沈 xP (Q / R )T 的影响。试验结果表明 , 形变方式对 K 参数也有影响。热拉伸的 mK a 、最大 , 其次是热扭转 , 热压缩最小 , 这个结果与应力强度软度系数。值相对应〔 6〕 , 低叮值的热拉伸导致了高的形变储存能 , 使动态再结晶更容易发生 , 故真应力一真应变曲线上应力一「降的幅度比较大。取热拉伸的 mK 。、作为表达铝合金动态再结晶规律的特征参旦廷。瓜 a 、参数的物理意义是与铝合金本身性质有关的热形变过程中软化系数的最大值 , 它综合反映了铝合金位错交滑移和位错运动的能力 ; 是辩别铝合金能否发生完全动态再结晶的判据。 mK 。、参数较小的材料 , 位错运动和位错的交滑移能力不仅与层错能有关 , 而且还取决于合金元素与位错交互作用力的大小 , 材料是否发生应变诱发析出和夹杂相的尺寸、分布等。 mK a 、小于某一临界值的铝合金不能够发生完全动态再结晶 , mK a 、大于这一值的铝合金能够发生完全动态再结晶 , 试验测得 , 这个临界值为 0 . 1 。铝合金的 mK a 、参数可通过热拉伸的一系列真应力一真应变曲线获得

Vol.15 No.3 林均品等：铝合金动态再结晶模型 ·265· 再结晶的发生。在一定的条件下，真应力一真应变曲线下降得很明显，合金可以发生完全动态再结晶。在一定的Z参数范围内发生动态再结晶，而Z参数太大或太小时只发生动态回复。在发生动态再结晶的Z参数范围内lnZ与d「呈直线关系。在较高的Z参数下，动态再结晶的形核部位主要是晶内形变带；在较低的Z参数下，动态再结晶主要在大角晶界处形核8)。A1-Mg合金和A1-Zn合金等属于此种类型。 2.3热形变铝合金亚组织特点 2μm 2,5um m 图3A-6Mg合金拉伸至应变为0.4时形成的动态再结晶组织 (a)400℃，0.08833s1(b)、(c)400℃，0.0083s1 Fig.3 Dynamically recrystallized structures of Al-6Mg alloy deformed by tension to a strain of 0.4 试验发现，铝合金热形变过程中发生动态再结晶的同时，也进行着动态回复过程。图 3为不同形变条件下形成的动态再结晶组织。可以看出，在较高形变速率下形成的动态再结晶组织中，动态回复所占的比例很小（见图3）；较低形变速率下形成的动态再结晶组织中含有大量的动态回复组织（见图3b)。已形成的动态再结晶区域内正进行着位错的多边化过程。图3c中箭头所指的区域内位错已完成多边化过程。这表明，动态回复过程进行得很快，动态再结晶晶界区域内形成的动态回复组织会阻碍大角晶界的移动。铝合金的这种特性在低层错能材料中是不存在的。 3结论 (1)Kmax参数为综合反映位错运动和位错交滑移动的物理参量；是铝合金热形变过程中软化系数的最大值；是辩别铝合金能否发生完全动态再结品的判据。 (2)由Kmx参数可把铝合金分为两大类：在Kmx01的铝合金中只发生不连续动态再结晶。 (3)铝合金在热形变过程中，动态回复和动态再结晶是两个同时进行而又相互竞争的