鋁合金鋸齒形屈服現(xiàn)象中析出相及溶質氣團作用的實驗和機理研究.pdf

1、在一定的溫度、應變率或合適的預變形下，多種合金材料都會出現(xiàn)特殊的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，即時域上的鋸齒形應力屈服和空域上的應變局域化，這一現(xiàn)象被稱之為Portevin-Le Chatelier(PLC)效應或鋸齒形屈服現(xiàn)象。目前對鋸齒形屈服現(xiàn)象的解釋中，為研究者所廣泛接受的是動態(tài)應變時效(dynamic strainaging，DSA)理論，即材料微細觀結構演化過程中，可動位錯和溶質原子間的動態(tài)交互作用。 雖然目前對溶質原子在DSA中發(fā)生

2、作用的微觀機制還沒有定論，但無論哪一種理論解釋，都重點考察了溶質原子氣團對位錯運動的影響。而溶質原子氣團對位錯的釘扎能力又與基體中的溶質濃度密切相關。另一方面，析出相(沉淀)作為一種重要的障礙形式，能夠引起固溶體的晶格畸變，阻礙位錯運動，從而影響合金的塑性變形特性。所以，研究微觀上位錯、溶質原子及析出相之間的相互關系有助于深刻理解DSA產(chǎn)生的機制。 本文借助不同溫度下的固溶處理改變合金的微細觀結構(包括溶質濃度、析出相含量、尺寸

3、及分布)，再通過宏觀及微觀實驗結果來分析溶質原子氣團及析出相對鋸齒形屈服現(xiàn)象的影響，從而探究DSA產(chǎn)生的微觀機制。 在宏觀實驗方面，借助數(shù)字散斑干涉法(DSPI)，對經(jīng)過固溶處理的Al合金試件進行拉伸實驗，獲取應力-時間曲線及PLC帶產(chǎn)生和傳播的空間位置信息。由應力-時間曲線提取鋸齒形屈服的應力跌落幅度、重加載時間、臨界應變等特征量，并加以統(tǒng)計分析。依據(jù)已有的PLC帶分類方法及時空特征，分析本實驗中鋸齒形屈服類型與固溶處理溫度及

4、加載應變率的關系。 在微觀實驗方面，利用透射電子顯微鏡，對幾種典型熱處理方式得到的Al合金試件的微細觀結構進行觀察，重點考察析出顆粒尺寸及分布的演變規(guī)律。結合已有的研究成果，本文探討了溶質氣團與沉淀顆粒在DSA中所起的作用，著重肯定了析出顆粒作為位錯運動的障礙對DSA具有顯著的影響。提出了決定DSA主導因素的機制：固溶處理溫度高于300℃時，可以得到溶質濃度較高的過飽和固溶體，此時溶質原子濃度對DSA的影響大于沉淀的影響而起主要