温度和应变速率对7050-H112铝合金流变应力和微观组织行为的影响

  7050铝合金是一种高强度、高韧性的航空材料,拥有良好的综合力学性能,被广泛用于航空领域。由于超高强铝合金一般需要在高温下成型,而流变应力是表征金属与合金塑性变形特性的基本参数,其大小与变形温度T、应变速率及应变量ε有关。流变应力σ的定量表达式可用Zener-Hollomon参数模型来表达。

  材料的力学性能与合金的微观组织直接相关,而微观组织又受热变形条件的影响。铝合金拥有高的堆朵层错能,而动态再结晶在高的堆朵层错能金属中很难发生,但最近有很多关于铝合金中发生了动态再结晶的报告,所以堆朵层错能不是合金发生动态再结晶的决定因素。研究表明动态再结晶与应变温度和速率有关。鉴于此,研究不同的温度和应变速率对微观组织演变的影响具有重要意义。

  实验采用7050铝锭,其热处理状态为H112状态。沿其纵向将铝锭加工成Φ10mm×12mm的圆柱形样品。样品在Gleeble-1500热模拟机上进行恒温等变形速率压缩试验,形变温度为300、350、400、450℃,应变速率0.01、0.1、1、10s-1,压缩变形量为60%。压缩时样品两端填充石墨和机油作为润滑剂以减少摩擦。用电阻对样品进行加热,加热至变形温度后保温3min。

  7050-H112铝合金高温热压缩时流变应力强烈的取决于应变速率和变形温度,应变速率越高,流变应力越大,变形温度越高,流变应力越小。且高温变形应变速率受热激活过程控制,其变形激活能为172kJ/mol。应变速率和变形温度对7050-H112铝合金微观组织演变有重要影响。当应变速率为0.01s-1,高温下易发生动态再结晶;当变形温度为450℃时,各应变速率条件下都发生了动态再结晶,且再结晶晶粒随着应变速率的降低而长大。