鋁合金材料中鋸齒形屈服現(xiàn)象的初步時(shí)序分析.pdf

1、在恒定拉伸速率實(shí)驗(yàn)中，在一定應(yīng)變率和溫度范圍內(nèi)，多種合金材料進(jìn)入塑性變形階段后表現(xiàn)出應(yīng)力-時(shí)間曲線上的鋸齒形屈服和應(yīng)變-時(shí)間曲線中的階梯狀階躍；此外還會(huì)形成局域化的塑性變形帶。這種特殊的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象被稱為鋸齒形屈服或鋸齒形流動(dòng)現(xiàn)象。Portevin和LeCh(a)telier對(duì)室溫下鋁合金的鋸齒形屈服現(xiàn)象首先進(jìn)行了系統(tǒng)報(bào)道，故這也被稱為Portevin-LeCh(a)telier(PLC)效應(yīng)。由于聯(lián)系著諸如應(yīng)變時(shí)效、固溶硬化等眾多為材

2、料科學(xué)所關(guān)心的問題，PLC效應(yīng)長(zhǎng)期得到學(xué)術(shù)界重視。此外，目前“節(jié)能環(huán)?！辈粩酁槠囍圃鞓I(yè)提出減重要求，輕質(zhì)鋁合金在包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的汽車零部件中的使用比例已逐年提高。而PLC效應(yīng)降低了材料延展性，影響到了合金沖壓成形的表面質(zhì)量，大大限制了多種鋁合金潛在的工業(yè)應(yīng)用，因此PLC效應(yīng)的研究對(duì)冶金和制造加工行業(yè)也很有意義。 形態(tài)多變的應(yīng)力鋸齒及其相應(yīng)的微觀機(jī)理一直是PLC研究中的重點(diǎn)，也是本文重點(diǎn)研究對(duì)象。 本文首先建立了一套可靠

3、的方法，能有效提取PLC效應(yīng)中應(yīng)力—時(shí)間曲線中的應(yīng)力鋸齒信息。并從Al-Cu多晶恒定拉伸速率的試驗(yàn)出發(fā)，系統(tǒng)地研究了各特征物理量(應(yīng)力跌幅、跌落時(shí)間和再加載時(shí)間)隨應(yīng)變演化的規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。此外，結(jié)合動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效原理和晶體位錯(cuò)學(xué)，分析了試驗(yàn)條件(應(yīng)變率和試件厚度)對(duì)各參量的影響。其中，對(duì)PLC效應(yīng)中的尺度效應(yīng)，即各特征物理量演化結(jié)果對(duì)試件厚度的依賴性，進(jìn)行了報(bào)道。這種尺度效應(yīng)具體表現(xiàn)為相同加載條件下1、2mm厚度試件與3mm厚度試

4、件的PLC類型的差異。其中，后者演化過程中應(yīng)力跌落事件按跌落幅度統(tǒng)計(jì)分布符合冪律規(guī)律，具有自組織臨界性(SelfOrganizedCriticality,SOC)特征。借助自組織臨界性概念，本文從微觀漲落被非線性機(jī)制放大角度嘗試性地對(duì)PLC變形帶的形成提出了一個(gè)解釋。 將非線性時(shí)間序列分析方法應(yīng)用于lmm厚試件、應(yīng)變率3.08×10-4s-1下典型應(yīng)力漲落曲線，對(duì)其在相空間中吸引子的幾何特性進(jìn)行了描述。分別通過頻譜分析、自相關(guān)分