攪拌摩擦強(qiáng)剪切形變對(duì)6082鋁合金板材織構(gòu)與性能的影響.pdf

1、采用攪拌摩擦加工設(shè)備對(duì)6082鋁合金板材進(jìn)行不同傾角的攪拌摩擦加工(FSP)，借助光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電鏡(TEM)、力學(xué)拉伸機(jī)等設(shè)備研究了不同傾角FSP對(duì)6082鋁合金微觀形貌特征以及軸肩作用區(qū)力學(xué)性能、成形性能的影響規(guī)律；利用X射線衍射法采集不同傾角下軸肩作用區(qū)的晶體取向數(shù)據(jù)并利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析，研究不同傾角下軸肩作用區(qū)的晶體取向演變規(guī)律；同時(shí)基于FSP過程材料的塑性流動(dòng)模式探討了FSP對(duì)軸肩作用區(qū)晶體取向及成形性能的影響機(jī)

2、理。主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.研究了FSP傾角對(duì)6082鋁合金板材微觀組織形貌特征的影響。原始板晶粒沿軋向呈帶狀分布，心部晶粒粗大、第二相尺寸有較大差異且分布不均，表層由于軋輥的剪切作用其晶粒較為細(xì)小，第二相分布相對(duì)均勻且存在一定的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。經(jīng)不同傾角FSP后，由于變形量及熱量不同加工區(qū)均形成軸肩作用區(qū)、攪拌區(qū)、熱力影響區(qū)、熱影響區(qū)，其中軸肩作用區(qū)與攪拌區(qū)由于受攪拌頭直接作用形成細(xì)小等軸晶及第二相且分布均勻，但由于軸肩區(qū)冷速較

3、大，其第二相尺寸略小于攪拌區(qū)并存在一定位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，而不同傾角的加工區(qū)之間晶粒尺寸則無明顯區(qū)別；
　　2.研究了不同傾角下6082鋁合金板材軸肩作用區(qū)晶體取向的演變規(guī)律。原始板含有較多Brass形變織構(gòu)和Goss、Q、P等再結(jié)晶織構(gòu)以及r-cube剪切織構(gòu)，其強(qiáng)度分別為3.51、4.11、3.55、3.38、8.85，織構(gòu)強(qiáng)度方差值為2.282。經(jīng)FSP后傾角1°至4°的軸肩區(qū)織構(gòu)強(qiáng)度方差值均降至0.93以下，表明FSP使該區(qū)域取向發(fā)

4、生明顯弱化。不同傾角FSP后軸肩作用區(qū)仍含有P織構(gòu)及Brass織構(gòu)，但Brass織構(gòu)強(qiáng)度均降至2.5以下，同時(shí)由于傾角增大導(dǎo)致熱效應(yīng)增加，Cube織構(gòu)隨傾角增大其強(qiáng)度逐漸增大并在4°時(shí)取得最大值3.2，總體上以E、 F織構(gòu)為代表的具有高成形性能的<111>//ND織構(gòu)經(jīng)FSP后均得到大幅提升并隨FSP傾角減小而呈增高趨勢(shì)，并在傾角為1°分別取得最大值：2.78、2.38；
　　3.探明了傾角對(duì)6082鋁合金軸肩作用區(qū)力學(xué)性能取向分

5、布及其各向異性系數(shù)的影響規(guī)律。原始板0°、45°、90°方向的屈服強(qiáng)度分別為167.27、157.47、181.16 MPa，抗拉強(qiáng)度分別為265.37、248.33、281.73 MPa，表層平均硬度為94.37HV；經(jīng)不同傾角FSP后，軸肩區(qū)的強(qiáng)度及硬度均發(fā)生下降，隨著傾角減小呈升高趨勢(shì)并在傾角為1°時(shí)取得最大值：0°、45°、90°方向的屈服強(qiáng)度分別為120.22、119.14、122.63 MPa，抗拉強(qiáng)度分別為238.14、2

6、34.54、238.44 MPa，平均硬度為75.16HV，平面各項(xiàng)異性系數(shù)則隨傾角減小逐漸下降并在傾角為1°取得屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度平面各向異性系數(shù)的最小值，分別僅為2.41、0.88；
　　4.探明了傾角對(duì)6082鋁合金軸肩作用區(qū)成形性能的影響規(guī)律。原始板的平均塑性應(yīng)變比r?值僅為0.436，平均屈強(qiáng)比為0.635。經(jīng)不同傾角FSP后軸肩作用區(qū)的r?值均大幅提高：當(dāng)傾角為4°時(shí)，r?值為0.910且隨傾角降低該值逐漸升高并在1°

7、時(shí)取得最大值1.148，而其平均屈強(qiáng)比也均有所下降，傾角為1°至4°時(shí)該值分別為0.509、0.496、0.503、0.478；
　　5.基于FSP的塑性流動(dòng)模式，探討了FSP對(duì)6082鋁合金板材晶體取向及成形性能的影響機(jī)制。在FSP過程中，軸肩作用區(qū)主要受軸肩高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪切形變作用，該區(qū)域晶粒的{111}晶面在軸肩的環(huán)向剪切作用下傾向于朝同軸肩相平行的剪切面轉(zhuǎn)動(dòng)，從而促進(jìn)軸肩作用區(qū)<111>//ND織構(gòu)的形成，并且由于

8、FSP的劇烈塑性變形促使該區(qū)域形成細(xì)小等軸晶，這也有利于剪切形變過程中晶粒的{111}晶面向平行于軸肩剪切面的方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，共同促使軸肩作用區(qū)形成<111>//ND織構(gòu)從而提高板材成形性能；
　　6.探討了傾角對(duì)6082鋁合金軸肩作用區(qū)晶體取向及成形性能的影響機(jī)制。傾角增大時(shí)，軸肩剪切面與板材軋面夾角增大，導(dǎo)致<111>//ND織構(gòu)含量相對(duì)減少，而且傾角越大時(shí)加工區(qū)內(nèi)部壓力差增大，提高了材料在厚度方向上的流動(dòng)強(qiáng)度從而削弱軸肩作用區(qū)