鋁合金具有比強度高、易變形等優(yōu)良性能,在航空航天、交通、通訊、計算機和家電等方面有廣泛的應(yīng)用。熱塑性成形可以改善零件的微觀組織,是制造高性能鋁合金零件的重要方法。為了提高鋁合金零件的力學(xué)性能,人們對鋁合金熱變形性能、微觀組織演化規(guī)律以及熱塑性成形和超塑性成形工藝方面進行了很多研究。值得注意的是,在大多數(shù)材料科學(xué)研究論文給出的只是一些金相照片以及據(jù)此給出的微觀組織演化規(guī)律的定性描述。在計算技術(shù)迅速發(fā)展的今天,為了開展塑性成形工藝數(shù)值模擬和微觀組織演化的預(yù)測,更希望給出材料高溫力學(xué)性能和微觀組織演化規(guī)律的定量描述。
現(xiàn)有研究可通過圓柱體單向高溫壓縮實驗和金相實驗方法研究了鋁合金6061的高溫變形的力學(xué)性能和微觀組織演化規(guī)律,并通過試驗數(shù)據(jù)擬合給出了這些規(guī)律的定量描述,為鋁合金熱塑性成形工藝的數(shù)值模擬和工藝參數(shù)確定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
熱壓縮實驗在MTS材料實驗機上進行,試樣在高溫爐內(nèi)加熱和變形,計算機按預(yù)定程序自動控制實驗機的卡頭運動和加熱爐內(nèi)溫度并自動采集實驗的載荷、位移和溫度數(shù)據(jù)。每個試樣變形前在加熱爐內(nèi)均溫十分鐘。變形結(jié)束后快速取出淬水以保存變形時的微觀組織。用線切割方法垂直軸線剖分變形后試樣,在光學(xué)顯微鏡下觀察微觀組織。通常情況下取試樣變形最大的中心部位進行微觀組織觀察。
鋁合金6061的真應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出典型的單峰性動態(tài)再結(jié)晶形狀;曲線的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力、穩(wěn)態(tài)應(yīng)變都隨Z參數(shù)增加而增加;該曲線與普通單峰型曲線不同之處值得進一步研究。在大應(yīng)變時出現(xiàn)應(yīng)力隨應(yīng)變上升,可能的原因是摩擦力影響和再結(jié)晶新晶粒內(nèi)的位錯積累;在應(yīng)變速率=1s-1條件下,應(yīng)力應(yīng)變曲線在小變形時期呈多峰型,目前尚不了解其微觀機理。
在描述動態(tài)再結(jié)晶特征的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和各種晶粒度的演化規(guī)律基本符合動態(tài)再結(jié)晶的一般規(guī)律。它們隨Z參數(shù)和應(yīng)變的改變而變化。再結(jié)晶晶粒度、未再結(jié)晶晶粒度、再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和最大晶粒度差都與Z參數(shù)相關(guān)性較好,但是平均晶粒度與Z參數(shù)的相關(guān)性稍差,這說明平均晶粒度演化過程與變形條件之間具有非常復(fù)雜的關(guān)系,僅從平均晶粒度演化數(shù)據(jù)不能獲取完整的再結(jié)晶規(guī)律。(欣然)