7xxx鋁合金輕質、高強度、高韌性和耐腐蝕,在航空航天、國防工程、石油鉆探和軌道交通等領域得到了廣泛的應用[1]
與傳統成型工藝相比,超塑成形的延伸率高、成形應力小、尺寸精度高、零件的力學性能好[2]
超塑材料的主要變形機制,有晶界滑動,伴隨著晶粒轉動和晶界遷移[3,4]
超塑變形材料的組織一個重要特征是出現空洞,其本質是材料內部的損傷[5]
在材料的超塑變形過程中空洞的演變,可分為空洞形核、空洞長大和空洞聚合三個階段[6~8]
在變形過程中空洞的變化,受材料的固有屬性、變形溫度、應變速率、變形程度以及應力等因素的影響[7]
空洞的長大速度,對應擴散控制長大、塑性控制長大和聚合長大機制[9]
晶界滑動受阻時細小、彌散、獨立的空洞組織可松弛應力集中[10],有助于晶界滑動的繼續進行
在此意義上,空洞的存在有益于提高材料的塑性
材料內過多的大尺寸空洞,影響材料的變形能力
因此材料的超塑變形與空洞的尺寸、數量和長大機制有密切的關系,是超塑變形理論研究的重要部分
根據空洞形核[11]、長大[12,13]和聚合[14]公式和空洞長大機理圖[15,16],可判斷空洞長大的方式但是不能判斷材料失效
空洞的形核、長大和聚合,都遵循阻力最小定律,體系沿最小阻力途徑松弛引起能量轉換
本文根據7B04鋁合金超塑變形過程中空洞的形態分析不同尺寸和形態的空洞長大的機制,將空洞聚合分為沿拉伸方向和非拉伸方向兩個階段以解析材料斷裂與空洞的聚合的關系,建立空洞擴散長大與塑性長大的物理模型,計算空洞演變的能量并繪制空洞形核、長大、聚合機理圖和空洞演變的能量變化圖
1 實驗方法
實驗用材料為2 mm厚7B04鋁合金板材,其化學成分列于表1
平均晶粒尺寸有兩種規格：10 μm和20 μm (以下分別簡稱10 μm板材和20 μm板材)
25 mm厚的7B04鋁合金熱軋板的制備工藝為：460~485℃/4 h固溶處理→水淬→300~400℃/8~48 h過時效處理→空冷→軋制→再結晶退火
再結晶退火工藝：將2.0 mm板材分別進行“480℃/30 min鹽浴退火”和“480℃/30 min空氣爐退火”得到晶粒尺寸分別為10和20 μm的7B04鋁合金板材
Table 1
表1
表17B04鋁合金的化學成分
Table 1Chemical composition of 7B04 alum
聲明：
“7B04鋁合金超塑變形過程中空洞的演變和能量耗散” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：楊文靜,李光宇,王建,丁樺,張寧,張艷苓,侯紅亮,李志強
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2025年07月09日 ~ 11日 
