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超塑性技術(shù)已在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。相關(guān)的研究工作也獲得了重大進(jìn)展。根據(jù)超塑性產(chǎn)生的機(jī)理，超塑性可以分成組織超塑性、相變超塑性和應(yīng)力誘發(fā)超塑性三類。組織超塑性是目前研究和應(yīng)用最充分的。組織超塑要求材料具有微細(xì)晶粒，為此要進(jìn)行預(yù)處理以使材料獲得細(xì)粒組織。而這種預(yù)處理往往比較復(fù)雜，提高了生產(chǎn)成本并降低了生產(chǎn)效率。
近年來，研究者發(fā)現(xiàn)，在具有粗大晶粒的二元AL-Mg合金中可獲得超過300%的伸長率。這種晶粒組織的高伸長率并不是上述超塑性變形的結(jié)果，而是溶質(zhì)原子拖拽或粘性流動控制蠕變的結(jié)果。但是，以上研究所采用的合金為高純度 合金。本文選用工業(yè)鋁合金5083，研究其在高溫下的形變行為及組織，探討其實際應(yīng)用的可能性。
1 試驗方法
本試驗選用AL-Mg系5083合金。成分為AL-5.40 Mg-0.65Mn-0.18 Fe-0.12Si-0.10Zn-0.09Ti0。05Cu，供貨狀態(tài)為2mm厚冷軋板材。將板材加工成拉伸試件后，在320℃保溫40min進(jìn)行退火。在不同速度和應(yīng)變速率下進(jìn)行拉伸試驗并進(jìn)行了金相觀察。
2 試驗結(jié)果與討論
從合金在350、400和500℃下、應(yīng)變速率1。67X10-4~3。3X10-1/S范圍內(nèi)形變時的伸長率變化來看，溫度和應(yīng)變速率對合金的伸長率影響不顯著。表1給出了合金在不同的拉伸條件下的性能數(shù)據(jù)。由表1可知在溫度500~350℃之間，合金在相當(dāng)寬的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，伸長率在100%~200%之間變化。即使在1。67X10-1/s這樣高的應(yīng)變速率下伸長率仍可達(dá)到180%以上，這在鋁合金中的極為罕見。
金相組織觀察發(fā)現(xiàn)，合金冷軋軟化處理后，晶粒尺寸比較粗大，呈等軸狀，平均尺寸為30um左右。經(jīng)過高溫拉抻后，晶粒尺寸發(fā)生顯著變化，表2給出合金經(jīng)過高溫拉伸后不同部位的晶粒尺寸測量結(jié)果。
由表2可知，在高溫下拉伸會使合金晶粒顯著細(xì)化。提高應(yīng)變速率，細(xì)化效果增加。而靠近夾持部分的晶粒尺寸同合金的原始晶粒尺寸相似。
綜合分析以上試驗結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，雖然合金在高溫拉伸時呈現(xiàn)較高的伸長率，但并不是超塑性形變的結(jié)果。主要表現(xiàn)在合金在起始應(yīng)變速率變化1000倍范圍內(nèi)保持高伸長率，而性能不像超塑性形變明顯受應(yīng)變速率的影響。其次合金在高溫拉伸時，組織發(fā)生顯著變化，而伸長率變化并不顯著。并沒有顯示出超塑性典型的伸長率對應(yīng)變速率的依賴性。并且鋁合金呈現(xiàn)超塑料性時，晶粒尺寸一般在10~20um時，最佳應(yīng)變速率范圍應(yīng)為1X10-3~1X10-4/s。而本文的AL-Mg合金即使在形變時發(fā)生晶粒細(xì)化，尺寸雖仍在10~20um內(nèi)，但是在應(yīng)變速率3。3X10-1~1。67X10-4/S這樣寬的范圍內(nèi)，仍然呈現(xiàn)相當(dāng)高的伸長率，是溶質(zhì)原子拖拽或粘性流動控制蠕變的結(jié)果。
3 結(jié)論
AL-Mg系5083合金在溫度350~500℃之間，很寬的應(yīng)變速率范圍內(nèi)呈現(xiàn)較高的伸長率。原始的粒晶組織發(fā)生細(xì)化。這種強(qiáng)化塑性現(xiàn)象具有較高的應(yīng)用價值，有待于在實際生產(chǎn)中加以利用。 |
