织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

织构及组织结构对超高强铝合金平面力学性能的影响

马志锋;赵唯一;陆政

【摘要】In order to master the impact of texture and microstructure on the in-plane anisotropy of tensile mechanical properties of ul-tra-high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy ,the extruded plate and its isothermal forged piece were manufactured.The microstructure,tensile mechanical properties and the intensity of texture were tested and the Schmidt factors were calculated.The relationship of the texture, microstructure and the tensile strength anisotropy were observed by means of single crystal model with Schmidt factor and Hall-Petch law.The results show that the alloy is dominated by deformation texture after intense deformation,and deformation textures leads lower strength of 45°and causes anisotropies.Fibrous tissue formed by extrusion is the main reason of the anisotropy in L and LT directions. The increased strength caused by {1 10} <1 12 >Brass texture can counterbalance the anisotropy in L and LT directions caused by fi-brous tissue.The chainlike distribution of the second phase particles in grain boundary is the key factor of lower elongation of LT and the elongation anisotropy,also it is relevant to the grain strength changes caused by textures.%以自行制备的高合金含量的 Al-Zn-Mg-Cu 合金为试验材料，测试观察挤压带板及其制备的等温模锻件的织构类型及组分强度、组织结构、平面拉伸力学性能及各向异性指数，通过计算｛111｝＜112＞滑移系的施密特因子，采用单晶近似法分析平面拉伸力学性能各向异性与织构的关系，使用霍尔-佩奇定律分析了组织结构与平面拉伸力学性能各向异性的

关系，结果表明：合金经剧烈变形后，以变形织构为主，变形织构会引起各向异性，导致合金45°方向强度偏低；挤压形成的纤维组织是引起挤压带板 L 向及 LT 向各向异性的主要原因。｛110｝＜112＞Brass织构强度增加，可以抵消纤维组织引

起的 L 向及 LT 向的各向异性；LT 向伸长率低及伸长率各向异性主要是由第二相

粒子延晶界的链状分布引起，同时也与织构引起的晶粒强度变化有很大关系。

【期刊名称】《航空材料学报》

【年(卷),期】2015(000)003

【总页数】6页(P1-6)

【关键词】超高强铝合金;各向异性;织构;施密特因子

【作者】马志锋;赵唯一;陆政

【作者单位】北京航空材料研究院，北京 100095; 北京市先进铝合金材料及应用

工程技术研究中心，北京 100095;北京航空材料研究院，北京 100095; 北京市先

进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京 100095;北京航空材料研究院，北

京 100095; 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京 100095

【正文语种】中文

【中图分类】TG146.2+1

Al-Zn-Mg-Cu系(7xxx)超高强铝合金因具有比强度高、硬度高、经济耐用、加工

容易、较好的耐腐蚀性能及良好的韧性等优点[1～3]，在航空、航天、军事工业、交通运输业以及核工业等领域作为主要承力结构材料被广泛应用。近年来，随着上述领域的发展，对高强铝合金的综合性能尤其是强度提出了更高的要求。

从20世纪90年代起，工业发达国家利用先进的喷射成型技术开发出了抗拉强度

达760～810MPa，伸长率达8%～13%的超高强铝合金。国内也有研究单位采用喷射沉积技术制备坯料，开发出抗拉强度达800～830MPa，伸长率达8%～10%的超高强铝合金[4～6]，将铝合金强度性能指标推向了极高水平。但是在开发过程中，研究者不但要注重在实验室条件下获得性能优良的材料，更应考虑材料的工程化应用。由于受设备水平的限制，快速凝固/粉未冶金工艺(RSIPM)难以满足大批

量生产的需求。从目前高强铝合金发展状况来看，传统铸造法生产高合金含量的坯料，辅以大变形量剪切变形是获得高强度材料并满足工程化应用的有效途径。利用挤压产生的效果，Milman等人[7,8]采取大挤压比制备的高合金含量的合金性能达到了1000MPa。铝合金制品在经过挤压变形或单方向的大变形量处理后，合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度等力学性能指标随取样方向的不同而表现出一定的差异，产生平面力学各向异性[9,10]，对于要求性能均匀的产品来说各向异性是一个不利的因素。研究证明材料各向异性与合金制备过程中形成的织构密切相关，织构是影响铝合金材料均匀性的一个重要原因，也一直是人们的研究热点。但是，目前的研究主要集中在铝合金的轧制板材方面[11]，合金也主要是以3xxx系[12]

和汽车用的6xxx系[13]等中等强度的铝合金为主，还未见有关织构对700MPa级超高强铝合金锻件平面力学性能的影响的报道。

本研究以自行制备的高合金含量Al-Zn-Mg-Cu合金为试验材料，对比挤压带板及其制备的等温模锻件的织构类型及组分强度、组织结构、不同取向的抗拉强度及断裂伸长率，分析平面力学性能与织构及微观组织结构的关系，以期为进一步控制

织构及微观组织结构、改善该合金的性能，获得平面力学性能均匀的铝合金锻件提供帮助，为合金的批量化应用及性能提升做技术储备。

试验采用半连续铸造的方法获得圆型铸坯，经均火、挤压获得截面尺为

40mm×100mm的挤压带板(如图1所示)，挤压比为12.5。将获得的挤压带板加工成φ100mm×40mm的圆型锻坯进行等温模锻，变形量80%。将获得的挤压带

板及等温模锻件进行固溶淬火及时效后，进行相应测试及观察。

拉伸试验在CMT-7304电子万能材料拉伸试验机上完成，拉伸速率为2mm/min。每个方向测定值取同一方向3个试样的平均值，等温模锻取样示意图见图2。金相组织观察在德国产Leica DM 2500M的金相显微镜上进行，拉伸试样断口形貌观察在JSA-6360LA扫描电镜上进行。织构测试在 XRD (X-ray diffraction)衍射仪

上完成，测试试样在挤压带板和锻件厚度中心部位切取，尺寸为

20mm×20mm×2.5mm。织构测试采用背反射法，采用Bunge球谐函数分析与

级数展开法计算相应的取向分布函数计算ODF(取向分布函数,Orientation distribution function)图。

2.1 不同取向条件下的力学拉伸性能

时效态挤压带板及时效态等温模锻件(挤压带板制备锻坯)3个方向的拉伸力学性能

及平面各向异性指数(IPA)如表1所示。平面各向异性指数(IPA)根据文献[14]提供

的计算方法进行计算，计算公式如下：

其中:Xmax为各取向σb和δ5的最大值,Xmid为各取向σb和δ5的中值，Xmin 为各取向σb和δ5的最小值。

由表1可以看出，时效态挤压带板平面拉伸力学性能存在明显的各向异性，抗拉

强度L向最高，45°方向最低；伸长率45°方向最高，LT向最低。

时效态模锻件平面拉伸力学性能各向异性指数大幅下降，但各向异性依然存在，与挤压带板相比，L向抗拉强度下降，LT向抗拉强度上升，两个方向抗拉强度基本

相当，45°方向抗拉强度上升，但在三个方向中依然最低。45°方向伸长率略有下降，L向伸长率略有上升，两个方向伸长率水平基本相当，LT向伸长率大幅上升，但在三个方向中依然最低。

2.2 显微组织观察

挤压带板及锻件三维金相图片如图3所示。强烈的大剪切量挤压变形，将铸态的

等轴晶沿挤压方向拉长，使挤压带板晶粒呈沿L向拉长的条状，经淬火时效处理后，晶界残留相较多。等温模锻的垂向变形使ST向尺寸进一步减小，LT向尺寸变大，使晶粒呈L向及LT向尺寸远大于ST向的煎饼状。等温模锻使固溶度进一步增加，淬火时效后晶界残留相较少。

2.3 拉伸试样断口形貌观察

图4为拉伸试样断口SEM电子显微照片。时效态挤压带板L向拉伸试样断口形貌以平面穿晶断口为主，条带形貌并不明显。挤压带板LT向拉伸试样断口形貌以层状延晶断口为主，在晶界上发现大量第二相粒子及第二相粒子脱落形成的孔洞。与时效态挤压带板相比，时效态锻件L向拉伸试样断口平面穿晶比例下降，条带形貌明显，层状延晶比例上升。时效态锻件LT向断口还是以层状延晶为主，但条带厚度减小，平面穿晶断口比例增加。这可能是LT向伸长率上升的原因之一。2.4 晶体学织构观察

图5为时效态挤压带板及时效态锻件的织构ODF图，织构类型、体积分数及取向密度见表2(LaboTex软件统计计算)。

时效态挤压带板为混合型织构，都为β线取向的变形织构，其中{110}<112>取向的黄铜型织构在α线及β线交点处，属热变形织构。{132}<643>取向的S织构和{112}<111>取向的铜型织构属冷变形织构。{110}<112>Brass织构与{132}<643>S织构强度相当。

时效态锻件为{110}<112>Brass单一组分织构，平均取向密度90.4，取向集中，体积分数占到45.05%，织构强度很高。

3.1 织构对合金平面力学各向异性的影响

一般认为，多晶体存在织构时会造成屈服强度的各向异性[15]，以下将基于施密特因子法对其进行定量的分析处理，并对影响机制做初步探讨。根据施密特定律，单晶体材料的拉伸屈服强度可表述为：

式中：τc为晶体临界分切应力，对于给定的材料为定值。φ为拉伸轴向与滑移面

法线的夹角，λ为拉伸轴与滑移面方向的夹角，(cosφcosλ)称为取向因子或施密特因子，(cosφcosλ)max为最先开动的滑移系的施密特因子，对于面心立方晶体而言，为{111}<110>滑移系在某固定取向条件下的施密特因子最大值。为简化问题，我们使用单晶近似法(将材料视为单晶体)逐一分析各组分织构对合金力学性能的影响，表3列出了当织构类型不同时，{111}<110>滑移系在不同取向条件下的施密特因子最大值。

如果不考虑晶粒形状及尺寸等其他因素的影响，仅考虑织构对材料强度的影响，由式2结合表3可以估算出材料强度最大方向及最小方向。

挤压带板织构为Brass，S及Copper混合型织构，3种变形织构强度最弱取向为45°方向，综合考虑体积分数及取向密度，材料强度最小方向应为45°方向，材料

强度最大方向应为LT向，L向强度略低于LT向强度，而实际测试结果显示，LT

向强度低于L向强度，分析结果与实际测试结果略有出入。

时效态模锻制备成锻件织构为Brass单组分织构，材料强度最小方向为45°方向，材料强度最大方向应为LT向且应明显高出L向强度，实测结果为L向及LT向强

度水平相当，分析结果与实测结果略有出入。

从变化趋势来看，将挤压带板经等温模锻制备成锻件后，{132}<643>，

{112}<111>织构消除，{110}<112>织构强度增加，从表3可以看出，这些变化

导致L向强度下降、LT向及45°方向上升，与实测结果相符合。

以上分析可以看出，晶体学织构是影响合金抗拉强度各向异性的重要因素，尤其是在合金经历挤压、等温模锻和固溶时效热处理等过程制备成最终产品后，晶体学织构是导致45°方向强度低，形成各向异性的最主要原因，要消除45°方向的各向异性，需增加Cube及旋转立方等再结晶织构。但是由于采用单晶近似法进行分析，而合金是多晶体材料，晶体间协调变形情况复杂，强度除受织构影响外，也受到晶

粒形状等因素影响。分析方法的局限性使分析结果与实测结果略有出入，晶体学织构不能完全解释合金的各向异性。

3.2 微观组织结构对合金平面力学各向异性的影响

根据位错塞积理论，由于各方向上晶界平均间距不同，同等外加载荷的条件下，非等轴晶粒各个方向上塞积群的位错数各不相同，因此不同方向上的应力集中程度也有所不同，因而非等轴晶粒会导致材料强度的各向异性。

Hall-Petch定律[16]指出，晶粒为等轴状的多晶体材料的屈服强度与晶粒尺寸之间应符合如下关系式：

式中：σi及k为常数，d为平均晶粒尺寸，对于非等轴晶粒而言，要用平均晶界间距近似取代。

根据金相及断口观察结果显示，试验合金样品在3个方向上(L，LT及ST向)的晶界平均间距各不相同，为明显的非等轴晶粒。

合金经挤压制备成挤压带板后，晶粒呈沿L向拉长的板条状，垂直于L向的界面上的晶界间距远小于垂直于LT向的界面上的晶界间距，根据式3，L向强度应大于LT向强度；第二相粒子沿挤压方向呈链状分布，裂纹易在第二相粒子处萌生且扩展容易，这也是挤压带板LT向伸长率低、断口形貌呈层状延晶的原因。

挤压带板经等温模锻制成锻件后，引入的垂直变形使ST向晶界间距缩短，LT方向晶界间距拉长，晶粒呈煎饼状，此时垂直于LT向的界面上的晶界平均间距减小，这也是模锻后LT向强度上升的原因之一。等温模锻引入的位错形成固溶时的快速扩散通道，加快了第二相粒子的分解，使晶界上第二相粒子数量及尺寸减小，裂纹在第二相粒子处萌生的几率降低，同时第二相粒子在部分区域发生转动，沿L向的链状分布部分被破环，裂纹易在这些区域发生偏转，这可能是锻件LT向伸长率上升、拉伸试样断口形貌小平面穿晶断裂比例增加的原因。

(1)合金经挤压、锻压变形后，存在明显的平面力学各向异性，45°方向抗拉强度明

显低于LT及L向，LT向伸长率明显低于L向及45°方向。

(2)合金经变形及热处理后，织构以变形织构为主，通过施密特因子计算，变形织构会导致合金45°方向强度偏低，引起各向异性。

(3)挤压形成的纤维组织是引起时效态挤压带板L向及LT向各向异性的主要原因。{110}<112>Brass织构强度增加，可以抵消纤维组织引起的L向及LT向的各向异性。

(4)第二相粒子沿晶界的链状分布是使LT向伸长率低、产生伸长率各向异性的主要原因，但是也与织构引起的晶粒强度变化有很大关系。

【相关文献】

[1] 冯云祥，刘静安.超高强铝合金的发展与研制开发方向[J].材料导报, 2004,18(8A):196-202. (FEGN Y X, LIU J A. Development and study orientation for super aluminum alloy[J]. Materials Review, 2004,18(8A):196-202.)

[2] 佘欢，疏达，储微，等.Fe和Si杂质元素对7xxx系高强航空铝合金组织和性能的影响[J].材料工程，2013(6):92-98.

(SHE H,SHU D,CHU W, et al. Effects of Fe and Si impurities on the microstructure and properties of 7xxx high strength aircraft aluminum alloys[J].Journal of Materials Engineering，2013(6):92-98.)

[3] 宋丰轩，张新明，刘胜胆，等. 固溶制度对7050铝合金微观组织和腐蚀性能的影响 [J].航空材料学报, 2013,33(4):14-21.

(SONG F X, ZHANG X M, LIU S D, et al. Effects of solution heat treatment on microstructure and corrosion properties of 7050 Al alloy[J]. Journal of Aeranutical Materials, 2013,33(4):14-21.)

[4] XIONG B Q，ZHANG Y A，SHI L K，et al. Research on ultra-high strength Al-11Zn-2.9Mg-1.7Cu alloy prepared by spray forming process[J]. Mater Sci Forum， 2005， 475-479: 2785-2788.

[5] WEI Q，XIONG B Q, ZHANG Y A, et al. Production of high strength Al-Zn-Mg-Cu alloys by spray forming process[J].Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2001,

11(2): 258-261.

[6] 黄敏，陈轶，李超，等. 7A12-T7352 铝合金高温力学性能及断裂行为研究[J].航空材料学报, 2014,34(1):82-85.

(HUANG M, CHEN Y, LI C, et al. High temperature mechanical properties and fracture characteristics of 7A12-T7352[J]. Journal of Aeranutical Materials, 2014,34(1):82-85.) [7] MILMAN Y V，SIRKO A I，LOTSKO D V，et al. Microstructure and mechanical properties of cast and wrought Al-Zn-Mg-Cu alloys modified with Zr and Sc[J]. Mater Sci Forum，2002，396-402: 1127-1132.

[8] SENKOV O N，MIRACLE D B，MILMAN Y V，et al. Low temperature mechanical properties of scandium-modified Al-Zn-Mg-Cu alloys[J]. Mater. Sci Forum, 2002, 396-402: 664-670.

[9] 约翰D费豪文.物理冶金学基础[M]. 卢光熙,等译. 上海:上海科学技术出版社.1980.

[10]赵志龙,刘林,陈铮. 铈对铝锂合金板材屈服强度各向异性的作用及其理论预测[J].中国稀土学报,2004(2):130-133.

(ZHAO Z L, LIU L, CHEN Z. Effect of cerium of yield strength anisotropy in alloy Al-Li and its theoretic prediction[J]. Journal of The Chinese Rare Earth Socity, 2004(2):130-133.) [11]汪波，易丹青，陈宇强. 2E12铝合金在冷轧和退火过程中织构和显微组织的演变[J]. 中国有色金属学报，2013,23(11): 3064-3074.

(WANG B, YI D Q, CHEN Y Q. Evolution of texture and microstructure of 2E12 alluminum alloy during cold rolling and annealing[J], The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2013,23(11): 3064-3074.)

[12]张德芬，黄涛，胡卓超. 3104铝合金再结晶织构的研究[J]. 材料工程，2004(11): 28-31. (ZHANG D F, HUANG T, HU Z C. Study of recrystallization texture of alluminium alloy 3104[J]. Journal of Materials Engineering, 2004(11): 28-31.

[13]曹零勇，郭明星，崔华.汽车用6111铝合金板材力学性能和织构研究[J] 材料热处理学报，2013,34(7): 118-123.

(CAO L Y, GUO M X, CUI H. Study on mechanical properties and texture of 6111 alloy sheet in automotive industry[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2013,34(7): 118-123.)

[14]刘文静.7449铝合金板材各向异性研究[D]. 长沙：中南林业科技大学, 2012.

(LIU W J. Study on Anisotropy of 7449 Aluminum Alloy Plates[D]. Central South University of Forestry and Technology, 2012.)

[15]MANIATTY A M ,YU J S, KEANE T. Anisotropic yield criterion for polycrystalline metals using texture and crystal symmetries [J]. Int J Solids Struc,1999,36:5331-5355.

[16]毛卫民，朱景川，郦剑，等．金属材料结构与性能[M]．北京：清华大学出版社，2007. (MAO W M, ZHU J C, LI J, et al. The structure and properties of metalic materials[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2007.)

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2017年湖南自然科学奖公示材料-湖南科技大学

推荐2017年度湖南省自然科学奖公示材料 项目名称： 耐损伤高强铝合金组织与性能调控技术研究 推荐奖种： 自然科学奖 主要完成人： 刘文辉邓运来陈宇强 主要完成单位： 湖南科技大学中南大学 推荐单位： 湖南科技大学 项目简介： 铝合金具有密度低、比强高、导热性好等一系列优点，在航空航天、轨道交通以及核电工程等领域有着非常广泛的应用，然而，疲劳损伤一直是威胁铝合金构件服役安全的主要原因。因此，设计制备耐损伤高强铝合金一直是工程与材料科学领域研究的热门课题。本项目以晶体塑性理论为基础，建立织构演化、微空洞、微裂纹演化的3D 晶体细观模型，为高强铝合金构件的损伤演化研究赋予真实的几何形象和物理过程，模拟分析第二相、晶体取向等对铝合金损伤演化的影响，优化高强铝合金微观组织以提高铝合金断裂性能。以优化的微观组织为目标，通过调控材料成分、均匀化制度、固溶处理、淬火工艺制备耐损伤高强铝合金。发表的8篇代表性论文他引283次，SCI他引100余次，受到了国内外同行的高度关注。 本项目完成了国家973计划2项、国家自然科学基金委机械工程学科青年基金1项，另有3项在研国家自然科学基金。本项目采用理论分析、计算模拟和实验分析等手段，从宏、细、微观三个尺度揭示铝合金构件中晶体取向、粒子形状与尺寸、织构等对损伤形核及演化的影响，探明有利于提高高强铝合金断裂性能的细观结构，最后通过优化材料成分、均匀化制度、固溶处理、淬火工艺来调控铝合金的第二相粒子、晶体取向分布，制备耐损伤高强铝合金，取得了系列创新性的研究成果：1）在有限元模型中以晶体取向为桥梁引入材料的织构信息和考虑各向异性效应的晶体塑性本构模型，首次建立了晶体取向与损伤演化的3D晶体有限元模型，揭示了晶体取向影响空洞形状、空洞长大方向、空洞加速聚合以及裂纹形成的原因；2）建立了铝合金损伤演化的多晶体有限元模型，确立了FCC

金属学与热处理课后习题第十一章-参考答案

第十一章参考答案 11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法 答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。 以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化，对提高钢材的强度有利。对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。 （2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。 11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法 答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。 （2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。 11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出 1）哪些元素不形成碳化物 2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何 3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何 4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何 答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。

2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。 3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。 4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。 11-5合金元素提高淬透性的原因是什么提高钢的淬透性有何作用常用以提高淬透性的元素有哪些 答：（1）合金元素溶入奥氏体中增加了奥氏体的稳定性，使C曲线右移，奥氏体在较低的温度依然能够存在，因此，在较低的临界冷却速度小，奥氏体能够发生马氏体相变，提高了淬透性。 （2）作用：一方面可以使工件得到均匀良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。（3）常用的提高淬透性的合金元素：Mn、Si、Cr、Ni、B 11-6合金元素提高回火稳定性的原因提高回火稳定性的作用常用以提高回火稳定的元素有哪些 答：（1）提高稳定性的原因：合金元素推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变、阻碍碳化物的聚集长大、提高铁素体的再结晶温度。 （2）提高稳定性的作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比相同碳含量的钢具有更高的硬度和强度，或者，在保证相同强度/硬度的条件下，可在更高的温度下回火，有利于提高塑性和韧性。 （3）提高回火稳定性的元素：Cr、Mn、Ni、Mo、W、V、Si. 11-7试述碳和合金元素在低合金高强度结构钢中的作用，提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么

高强铝合金第二相强化及其机理

高强铝合金第二相强化及其机理 高强铝合金是通过添加第二相强化元素来增强铝的力学性能。第二相强化技术是一种通过合金化来增强金属材料的方法，通过形成细小、均匀分布的稳定相，可以大幅度提高合金的硬度、强度和耐蚀性。 常用的第二相强化元素有硅、镁、铜、锌等。这些元素加入到铝合金中，能够形成稳定的，具有高硬度的第二相颗粒，如硬质Al2Cu、Al3Mg2、Al3Zn等。这样的颗粒分布在铝基体中，构成了高强度的合金。 第二相颗粒的强化机制主要包括颗粒强化和织构强化两个方面。 首先是颗粒强化。颗粒能够阻碍金属晶体的移动，增加位错的穿越距离，并在晶界附近形成力场。当外加应力作用于合金时，颗粒会产生应力场，限制晶体滑移和位错的运动，从而提高了合金的硬度和强度。 其次是织构强化。由于颗粒的存在，合金晶粒的生长受到了限制，晶界生成了大量的屈曲，从而造成了晶界的弯曲和曲率。这种织构缺陷会对晶体的位错运动造成阻碍，提高了晶体的强度。 除了颗粒和织构强化外，第二相元素还可以通过形成溶固溶体或析出强化相，提高合金的强度。溶固溶体是指当第二相元素加入铝合金中时，能够在晶体栅格中溶解，形成固溶体。溶固溶体的形成能够增加晶体的强度和硬度，提高合金的抗拉强度和屈服强度。 总结起来，高强铝合金通过添加第二相强化元素，形成细小、均匀分布的稳定相，能够显著提高铝合金的硬度、强度和耐蚀性。第二相强化机理主要包括颗粒强化和织构强化两个方面。颗粒能够阻碍晶体移动，增加位错的穿越距离，形成力场，从而提高合金的硬度和强度；织构强化通过引入织构缺陷，限制晶体的位错运动，提高晶体的强度；溶固溶体和析出强化相能够进一步增强合金的强度和硬度。高强铝合金的第二相强化技术为制备高强度、轻量化的金属材料提供了重要的途径。

轧制理论知识点

金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能获得所要求的产品的一种加工方法 按温度特征分类 1.热加工：在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=∽熔。2.冷加工：在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=熔以下。3.温加工：介于冷热加工之间的温度进行的加工. 按受力和变形方式分类：由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压 轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。 轧制分成纵轧（金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形）横轧和斜轧。 内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。分析内力用切面法。 应力（全应力）：单位面积上的内力全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ 主变形和主变形图示：绝对主变形：压下量 Dh=H-h 宽展量 Db=b-B 延伸量Dl=l-L 相对主变形：相对压下量e1=(l-L)/L*100% 相对宽展量e2=(b-B)/B*100% 相对延伸量e3=(H-h)/H*100% 延伸系数m=l/L 压下系数h=H/h 宽展系数w=b/B ①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零；②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个主变形之和，且符号相反。③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反 金属塑性变形时的体积不变条件：金属塑性变形时,金属体积改变都很小，其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为V1=V2 最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。 影响金属塑性流动和变形的因素：摩擦的影响变形区的几何因素的影响工具的形状和坯料形状的影响外端的影响变形温度的影响金属性质不均的影响 基本应力：由外力作用所引起的应力叫做基本应力。表示这种应力分布的图形叫基本应力图。附加应力：由于物体内各层的不均匀变形受到物体整体性的限制，而引起其间相互平衡的应力叫做附加应力。工作应力：基本应力与附加应力的代数和即为工作应力。 1)当附加应力等于零时，则基本应力等于工作应力 2)当附加应力与基本应力同号时，则工作应力的绝对值大于基本应力的；3)当附加应力与基本应力异号时，则工作应力的绝对值小于基本应力的。残余应力：塑性变形结束后附加应力仍残留在变形物体中时，这种应力即称之为残余应力 引起变形及应力不均匀分布的原因1.接触面的外摩擦2.变形区的几何因素（在镦粗试件时：当H/d≤，即压缩低件时将产生单鼓的不均匀变形；当H/d＞，即压缩高件时将产生双鼓的不均匀变形）3.工件和工具的轮廓形状4.变形体温度分布不均匀5.变形物体的外端的影响6.金属本身性质的不均匀减轻应力及变形不均匀分布的措施:正确选定变形的温度-速度制度减少金属表面上的外摩擦合理设计加工工具形状尽可能保证变形金属的成分及组织均匀 减轻或消除残余应力的措施:变形后进行热处理变形后进行机械处理 冷变形中金属组织的变化1、晶粒被拉长:在冷变形中，随着金属外形的改变，其内部晶粒的形状也大体上发生相应的变化，即均沿最大主变形方向被拉长、拉细或压扁在晶粒被拉长的同时，晶间夹杂物和第二相也跟着被拉长或拉碎呈点链状排列，这种组织称为纤维组织。变形程度越大，纤维组织越明显。由于纤维组织的存在，使变形金属的横向（垂直于延伸方向）机械性能降低，而呈现各向异性2、亚结构:金属经过冷变形后，其各个晶粒被分割成许多单个的小区域， 3、变形织构:由原来位向紊乱的晶粒到出现有序化，并有严格位向关系的组织结构按照坯料或产品的外形可分为丝织构(在拉拔和挤压条件下形成的织构特点：各晶粒有一共同晶向相互平行，并与拉伸轴线一致，以此晶向来表示丝织构。)和板织构(在轧制过程中形成的织构。特点：晶面与轧制面平行，晶向又与轧制方向一致)4.晶内及晶间的破坏:在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用，因滑移（位错的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等），双晶等过程的复杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与移动，造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷使金属密度减少，是造成金属显微裂纹的根源

3铝锂合金

Al－Li合金 3．铝锂合金 铝锂合金是以锂作为主要合金元素的新型铝合金，是铝合金领域中研究最悠久，也是最重要的铝合金系统。锂是自然界中最轻的金属，密度仅为0．534g／cm3，熔点为186℃。研究表明，每添加质量分数为1％的锂，就能降低合金密度3％，提高弹性模量6％，是添加其他元素，包括轻金属元素Be、Mg所不及的(见图6—2)。由于Al—Li系铝合金具有低密度、高弹性模量、高强度和很好的综合物理性能，所以与一般铝合金相比，在强度相当的情况下，密度降低10％，而弹性模量提高10％。因此Al—Li系铝合金用作结构材料，具有很大的技术和经济意义。 【7】444 由于锂的化学性质特别活泼，不但容易与氧气、氮气、氢气、水等化合，还容易与氧化铝、石墨等坩埚材料发生反应。如果采用熔炼法制备铝锂合金，则必须采用铁坩埚并在氩气氛中进行，须快速搅拌。在合金铸造时也必须特别注意，若采用粉末冶金法(其粉末是利用喷散法进行急冷凝固的)，由于粉末易爆炸，所以也需要惰性气体保护。目前大多数的铝锂合金，都是在铝合金的基础 上发展起来的。1957年发明了第 一个工业A1—Li合金，其组成为 A1—4．5Cu—1．1Li—0．5Mn— 0．2Cd，后期投人工业生产的A1 —Li合金则不加锰，集中于A1— Li—Mg—Zr系列。在A1—Li合金 中，锂与铝形成δ (A1—li)相(见 图6—3)，具有固溶强化和沉淀强 化作用。而铜、镁、锆等元素与铝 形成亚稳定的强化相：θ’相、Tl 相(A12CuLi)、S相 (A12CuMg)、 δ’相(Al3Zr)，也具有一定的强 化作用，并能提高其塑性和韧性。 Al—Li合金具有很高的强度和良好的高温和低温性能，其室温力学性能与一般高强度铝合金相当，而高温和低温性能则优于一般高强度铝合金。新Al—Li合金有很好的超塑成型性能，例如Al—Li—Cu—Mg—Zr合金，在低速下的超塑延伸率可达1800％，添加Zr元素和形变热处理能提高其超塑性能。Al—Li合金的强度、延伸率和断裂 【445】 韧性等力学性能，均随温度降低而显著提高(表6—7列出了Al—Li—Cu—Mg—Zr合金(T81型)在不同温度下的机械性能)，其提高幅度比通常低温下使用的高强铝合金高得多。结合它的密度，使Al—Li合金成为一种发展潜力很大的低温结构材料，

变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇

变形镁合金AZ31的织构演变与力学 性能共3篇 变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1 变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。 AZ31合金的织构演变与力学性能 1. AZ31合金的结构特点 AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。 2. AZ31合金的织构演变 材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。织构演变主

要表现为以下几个方面： (1) 轧制织构 AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。 (2) 拉伸织构 AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。 (3) 桶形拉伸织构 桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。 3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响 材料的力学性能受到其组织结构的影响。AZ31合金的织构演变对其力学性能具有显著影响，主要表现在以下几个方面： (1)力学性能的取向性 AZ31合金在滚制方向和横向方向具有显著的取向性，一般情况下其强度最大，而在厚度方向摆动时，其强度显著下降。在

铝合金变形织构和odf

铝合金变形织构和odf 铝合金变形织构和ODF 引言： 铝合金是一种轻便耐用的材料，广泛应用于航空航天、汽车和建筑等领域。铝合金的力学性能和变形行为受其晶体结构的影响，而晶体结构则可以通过变形织构和取向分布函数（ODF）来描述。本文将探讨铝合金的变形织构和ODF对其性能的影响，并说明其在材料设计和加工中的重要性。 一、铝合金的变形织构 变形织构是指由晶体的取向分布引起的材料微观结构的有序性。在铝合金的变形过程中，晶体会发生取向变化，从而形成特定的织构。织构可以通过X射线衍射等实验方法进行表征和分析。 1. 形成机制 铝合金的变形织构形成是由于晶体在变形过程中的取向变化。当外力作用于晶体时，晶体内部的位错会移动并聚集，从而引发晶体取向的变化。这种取向变化会导致晶体的位错密度增加，从而形成特定的织构。 2. 影响因素 铝合金的变形织构受多种因素的影响，包括合金成分、变形温度、变形速率和变形方式等。不同的合金成分会导致晶体的取向变化方

式不同，从而影响织构的形成。变形温度和变形速率会影响晶体内部位错的运动和聚集，从而对织构产生影响。同时，不同的变形方式也会导致不同的晶体取向变化，从而形成不同的织构。 二、铝合金的取向分布函数（ODF） 取向分布函数（ODF）是描述晶体取向分布的数学函数。它可以通过实验方法或模拟方法来获取，并用于预测材料的性能和变形行为。 1. 测量方法 测量ODF的常用方法有X射线衍射和电子背散射等。X射线衍射是一种非破坏性的方法，通过测量衍射峰的强度和位置来获取晶体的取向信息。电子背散射则是通过测量电子背散射图样来获取晶体的取向信息。 2. 应用与意义 ODF可以用来预测材料的力学性能和变形行为。通过将ODF与力学性能和变形行为之间的关联建立起来，可以为材料设计和加工提供重要的指导。例如，通过调整材料的ODF，可以改善其强度、塑性和疲劳寿命等性能。 结论： 铝合金的变形织构和ODF对其力学性能和变形行为具有重要影响。变形织构的形成机制和影响因素需要进一步研究，以提高材料的性能和加工效率。同时，对ODF的测量和分析也是材料设计和加工中

新型金属材料的织构与力学性能

新型金属材料的织构与力学性能随着科技的不断发展和人们对于材料性能的需求不断提高，新型金属材料在各个领域得到了广泛应用，其低密度、高强度、高温耐性等特点为各个领域的发展提供了有力的支撑。然而，金属材料的性能往往受到其结构的影响，在不断研究金属材料的过程中，人们发现织构对材料性能的影响至关重要。 一、织构的概念 织构是指一种材料内部的结构排列方式，在金属材料中可以看作是晶体的方向或晶体学取向，由于晶体对于材料的性能有重要影响，因此织构含义十分广泛。织构的形成原因有很多，比如加工过程、热处理等，织构的形成可以通过X射线衍射等技术来观察和分析。 二、织构对材料性能的影响 1、力学性能

织构对于金属材料的力学性能有着至关重要的影响，在同样的 外力作用下，材料中晶体的排列方式不同，力学性能差异较大。 例如，在相同的挤压变形条件下，通过细晶化获得的铝合金材料，其力学性能相比晶粒较大的铝合金材料要优越很多。 2、成形性能 材料的成形性能同样与织构密切相关，在金属材料的制造过程中，织构特征影响了材料的压力分布、应变分布、变形残留等， 而这些因素又会影响材料的成形能力。例如，织构特征有利于材 料在拉伸和缩小方向的塑性变形，因此，通过对金属材料的织构 调控，可以实现更高的塑性加工能力和更高的成形性能。 3、疲劳寿命 金属材料的疲劳寿命也与织构相关，疲劳寿命受许多因素影响，材料的织构因素是其中之一。织构的不同也会导致材料表面的应 力分布不同，进而导致材料表面微裂纹的产生和扩展，影响材料 的疲劳寿命。

三、织构的控制 织构控制是指利用合理的工艺设计和科学的材料制备方法，通 过调控加工过程了解到的不同织构特征，从而获得更优异的材料 性能。常用的织构控制方法主要有以下几种： 1、晶种选择 材料的初始晶种对于织构的形成是至关重要的。一些研究表明，在控制晶种的选择时，对于获得更加良好的织构特征具有明显的 优势。 2、加工条件控制 加工过程中对于各个参数的控制，比如变形量、变形速度、加 工温度等，均对于材料织构的形成有一定影响。通过科学的加工 设计和优化条件控制，可以有效控制材料的织构。 3、热处理

Cu-24%Ag合金板材微观组织与织构演变规律及其对性能的影响

Cu-24%Ag合金板材微观组织与织构演变规律及其对性能的影响高强磁场等诸多领域对导电材料的强度和导电性要求越来越高,原位复合方法制备的Cu-Ag合金具有优良的强度和导电性匹配关系。通过拉拔变形制备的Cu-Ag合金线材已有大量的研究,但关于Cu-Ag合金板材的研究很少。 本文通过冷轧和时效工艺制备大变形的Cu-24%Ag合金板材,系统地研究了冷轧和时效过程中微观组织结构和性能的演变规律,探讨了合金力学性能和导电性与组织变化之间的关系,同时研究了冷轧和时效对合金板材各向异性与取向分布规律的影响。经过剧烈冷轧变形,Cu-24%Ag合金组织逐渐演变为致密的双相层状复合结构。 组织主要包括层状Cu基体、层状Ag相、(Cu+Ag)共晶体和Cu基体内的Ag 析出相纤维。冷轧过程中合金纵截面组织逐渐发生弯曲并产生剪切带。 Cu基体和Ag相中均出现纳米尺度的孪晶,变形量增大,孪晶数量增多,宽度减小。冷轧后低于250℃时效时,Cu-24%Ag合金主要发生回复过程,组织没有明显变化,与冷轧态相比,力学性能变化较小。 高于300℃时效时,合金组织中出现再结晶和局部球化,温度升高,再结晶和球化区域增多,再结晶晶粒和球化颗粒增大,层状组织逐渐遭到破坏,力学性能显著下降。时效过程中Cu基体中会有纳米尺寸的Ag相析出,并与基体保持共格关系,从而产生时效强化作用提高合金的力学性能,并降低固溶原子散射改善导电性。 经过三次时效工艺冷轧变形为98.9%的合金板材强度达到1043 MPa,电导率达到75%~80%IACS;一次中间时效工艺冷轧变形为98%的合金板材强度高于900 MPa,电导率大于80%IACS;一次中间时效工艺冷轧变形98%的合金板材进行250℃

多晶体塑性变形的特点

1.简述滑移和挛生两种塑性变形机理的主要区别。 答：滑移是指晶体在外力的作用卜，晶体的一部分沿一定的品面和晶向相对于另•部 分发生•相对移动或切变.滑移总是沿着原子密度最大的品面和晶向发生。 挛生变形时，需要达到一定的临界切应力值方诃发生。在多晶体内，挛生 变形是极其次要的i种补充变形方式。 2.设有一简单立方结构的双晶体，如图所示， 如果该金属的滑移系是{100} <100>,试问 在应力作用下，该双晶体中哪一个晶体首先 发生滑移？为什么？ 答：晶体I首先发生滑移，因为I受力的方向接近软取向，而II接近硬取向。 3.试分析多晶体塑性变形的特点。 答：①多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性。 ②多晶体金属的塑性变形还体现出晶粒间变形的相互协调性。 ③多晶体变形的另一个特点还表现出变形的不均匀性。 ④多晶体的晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度 高。金属的塑性越好。 4.晶粒大小对金属塑性和变形抗力有何影响？ 答：晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。

5.合金的塑性变形有何特点？ 答：合金组织有单相固溶体合金、两相或多相合金两大类,它们的塑性变形的特点不相同. 单相固溶体合金的塑性变形是滑移和挛生，变形时主要受固溶强化作川. ©多相合金的塑性变形的特点：多相合金除基体相外，还仃其它相存在，早两相或多相合金.合金的塑性变形在很大程度I.取决丁•第二相的数景、形 状、大小和分布的形态•但从变形的机理米说.仍然是滑移和季生。 很据第二相乂分为聚合型和弥散型，第二相粒子的尺寸与基体相晶粒尺寸属于同•数量级时，标为聚合型西相合金，只有当第二相为较强相时，才能对合金起到强化H 用.当发生塑性变形时.首先在较弱的相中发生。当第二相以细小弥散的微衿均匀分布丁基体相时.称为弥散型两相台金，这种弥故型粒子能阻碍位钻的运动.对金展产生显著的强化作用.粒子越细.弥故分布越均匀，强化的效果越好.

7×50铝合金厚板纵横向性能研究

7×50铝合金厚板纵横向性能研究 Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金厚板是目前我国航空航天领域应用非常广泛的 一类结构材料。我国生产的大部分此类合金厚板,虽然成分可以控制在要求的范围内,但是使用性能与国外相比仍有一定差距。 超高强铝合金厚板在飞机制造领域使用时,由于工艺的特殊性,要求厚板的纵横向及其厚向性能尽量一致,因此关于厚板纵横向及不同厚度层的性能的研究具有十分重要的意义。本实验采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、XRD织构检测和力学性能测试等手段,研究了压下率、热处理制度以及Zr含量对7×50 超高强铝合金厚板强化热处理后的板面各向异性及板厚性能差异的影响。 获得的主要结果如下：(1)7050合金半连续扁铸锭热加工成30mm厚轧板过程中随着压下率的增加,强度先上升后下降,在压下率为70%时合金强度达到最高,而且纵横向强度相近,此时合金中各种织构强度基本相同。压下率低于70%时纵向强度高于横向强度；高于70%时,横向强度高于纵向强度。 7150合金60mm厚板从表层到心部到变形程度逐渐减小,其强化热处理后,合金由横向强度高于纵向强度的现象逐渐转变为纵向强度高于横向强度。(2)随着固溶程度的越来越充分,7150合金60mm厚板中S相逐渐溶于基体,再结晶程度有缓慢增长趋势。 当第二级480℃固溶处理时间达到2.5h时,板材不同厚度层纵横向性能之差明显不同,厚板表层横向强度一直高于纵向强度,而心部纵向强度一直高于横向强度。继续增加第二级固溶处理时间至5h时合金厚板纵横向性能差别减小。 (3)随着Zr含量的增加,7150合金12mm厚板强化热处理后组织中相的尺寸、数量、分布变化不明显,但其再结晶程度则越来越低,表明Zr对7150合金12mm

材料科学基础下学期习题整理-部分答案

材料科学基础下学期习题整理-部分答案 一、名词解释或填空： 刃型位错:晶体内有一原子平面中断于晶体内部，这一原子平面中断 处的边沿及其周围区域就是一个刃型位错螺型位错：滑移方向与位错线方 向互相平行的位错称为螺型位错。 肖脱基空位：脱位原子一般进入其他空位或者逐渐迁移到晶界或表面，这样的空位称为肖脱基空位。 弗兰克空位：晶体中的原子挤入节点的间隙，形成间隙原子，同时原 来的结点位置也空缺，产生了一个空位，通常把这一对点缺陷（空位和间 隙原子）称为弗兰克尔空位。 科垂尔气团：通常把溶质原子与位错交互作用后，在位错周围偏聚的 现象称为柯垂尔气团。铃木气团：溶质原子在层错区偏聚，由于形成化学 交互作用使金属强度升高。 层错：如果堆垛顺序与正常堆垛顺序有差异，即堆垛层之间发生错排，则此处产生了晶体缺陷，称为层错或堆垛层错。不全位错：柏氏矢量不等 于单位点阵矢量或其整数倍的称为不全位错或部分位错。 面角位错：在fcc晶体中形成两个面的面角上，由三个不完全位错和 两个层错构成的不能运动的位错组态。 扩展位错与位错束集：由一个全位错分解成两个不全位错，中间夹杂 着一个堆垛层错的整个位错组态称为扩展位错，扩展位错所形成的两个不 全位错重新合并成一个全位错的过程称为位错束集。

奥罗万机制：合金相中与基体非共格的较硬第二相粒子与位错线作用时不变形，位错绕过粒子，在粒子周围留下一个位错环使材料得到强化的机制。（位错绕过机制） 晶界：晶粒与晶粒的交界区相界：各相之间的交界面 晶界偏聚：由于晶内和晶界的畸变能差别或空位的存在使得溶质原子或杂质原子在晶界上的富集现象。非平衡偏析：实际上，表面区成分的偏析主要发生在几十纳米到几个微米的范围，这种偏析称为非平衡偏析滑移系：滑移面以及该面上的一个滑移方向的组合称为一个滑移系交滑移：两个或多个滑移面共同沿着一个滑移方向的滑移。实质是螺位错在不该表滑移方向的情况下，从一个滑移面滑到与另外一个滑移面的交线处，转移到另一个滑移面的过程。 织构：多晶体中位向不同的晶粒取向变得大体一致，就称择优取向，简称织构。再结晶温度：经过严重冷变形的金属保温1h再结晶完成95%对应的温度。再结晶全图：表示冷变形程度、退火温度、再结晶晶粒大小关系的立体图。 动态回复、动态再结晶：热变形时由温度和外力联合作用下发生的回复和再结晶过程称为动态回复和动态再结晶冷加工、温加工、热加工：与再结晶温度以及室温比较 加工硬化：金属冷变形过程中，流变应力随应变的增加而增加的现象称为加工硬化 应变时效：第一次拉伸后，马上进行第二次拉伸，拉伸曲线上不会出现屈服阶段。但第一次拉伸后的低碳钢试样在室温下放置一段时间后，再

铝合金铝基复合材料复合板组织与力学性能的研究

铝合金/铝基复合材料复合板组织与力学性能的研究传统的铝基复合材料因增强体的引入而具有高强度、高弹性模量、高耐磨性能等特性因而在航空航天及汽车制造领域有着较多应用。但低延展性和易瞬断性严重限制了其应用范围。 因此有必要开发出一种兼具铝基复合材料高强度和铝合金良好塑性的复合板材来进一步扩大其应用潜力。本文以铝及铝基复合材料为原材料热轧制备了1060/Al-TiC/1060和1060/Al-SiC/1060复合板,研究了复合材料的界面结合性、增强体含量对复合材料组织与性能的影响、针对增强体含量和工艺参数对复合板的组织与力学性能的影响进行了深入研究。 Al-TiCp复合材料中的Al与TiC具有一定晶体学取向关系:其中TiC(111)晶面平行于Al(121)晶面,Al(~-311)晶面平行于TiC(101)晶面,Al(~-11~-1)晶面平行于TiC(110)晶面。经过第一性原理计算后发现若Al与TiC中的C原子以共价键和离子键的形式结合时,界面结合功较高,界面结合强度较好。 而Al与TiC中的Ti原子以金属键形式结合时,界面结合功较低,界面结合强度较差。复合材料中的铝基体形貌为典型的等轴晶粒,一部分增强体均匀分布于铝基复合材料的晶界处,其余增强体则在晶界处团聚成为增强体团聚簇,且增强体的含量越高,团聚簇的存在越多。 两种铝基复合材料的屈服强度、抗拉强度随着增强体含量的增加显现出先升高后降低的趋势,而复合材料的延伸率随着增强体体积分数的增加而逐渐降低。具有不同增强体含量的1060/Al-TiC/1060和1060/Al-SiC/1060复合板的1060层微结构在通过厚度方向展现出不均匀的发展趋势。 表层处的铝合金晶粒与轧制方向呈一定角度倾斜,晶粒的倾斜程度在向界面

铝合金变形织构和odf

铝合金变形织构和ODF 一、引言 在金属材料的应用中，铝合金是常见且重要的一类。铝合金具有优良的力学性能和重量比，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。而铝合金的性能与其微观结构密切相关，其中变形织构和晶粒取向分布（ODF）是非常重要的研究内容。 二、铝合金的变形织构 1. 变形织构的概念 变形织构是指在变形过程中，晶体中晶格定向的随变形发生变化的规律。它描述了晶体材料在外部载荷作用下，晶格的重排、畸变和旋转情况。铝合金的变形织构对其力学性能和产品性能具有重要影响。 2. 变形织构的类型和特点 在铝合金的变形过程中，可观察到一些常见的织构类型，如纤维织构、形变织构和片层织构等。这些织构类型的形成与晶体在变形过程中的取向变化密切相关。 •纤维织构：在某一晶体取向上晶体的取向变化连续且一致，表现为织构织锦状的特征。纤维织构的形成通常与晶体的滑移和滚动机制有关。 •形变织构：在晶体的某些晶体取向上，发生了明显的取向变化，但变形后的织构并不连续。形变织构的形成通常与晶体的塑性变形机制有关。 •片层织构：晶体取向的变化呈现层片状，通常是在特定晶界面上发生的，这些晶界面通常是不同取向晶胞的交界面。 3. 变形织构的研究方法 为了研究铝合金的变形织构，科学家使用了多种实验方法和分析技术。以下是常用的方法：

•X射线衍射（XRD）：XRD是一种应用广泛的非破坏性技术，可以用于确定晶体中的取向。通过测量X射线的衍射峰位置和强度，可以计算出晶体的取向 分布函数（ODF）。 •电子背散射衍射（EBSD）：EBSD是一种通过电子显微镜观察晶体的方法，可以获取晶体的晶格取向信息。通过对样品表面的电子背散射图案进行分析，可以得到晶体的取向分布。 三、晶粒取向分布（ODF） 1. ODF的概念 晶粒取向分布（ODF）是指材料中晶粒取向的分布情况。ODF用于描述不同取向晶 粒的密度和排列规律，可以反映材料中晶粒的发育和形成机制。 2. ODF的测量方法 与变形织构类似，研究ODF的主要方法也是X射线衍射和电子背散射衍射。通过测量衍射峰的位置和强度，可以计算出ODF。此外，还可以利用中子衍射、电子投影 显微镜等技术来研究ODF。 3. ODF与材料性能的关系 ODF对材料的性能具有显著影响。不同的ODF会导致材料的力学性能、热膨胀性、 磁性等性质发生变化。因此，研究和优化ODF可以提高材料的性能和应用效果。 四、总结 铝合金的变形织构和晶粒取向分布（ODF）是其微观结构特征的重要方面。通过对 这两个方面的研究，可以深入了解铝合金的力学性能、变形机制和材料应用。未来，我们可以继续探索更多先进的实验方法和分析技术，以进一步改善铝合金材料的性能和应用前景。

织构对铝合金性能的影响

内蒙古科技大学本科生 课程论文 题目：织构对铝合金性能的影响学生姓名：张治国 学号：200861107112 专业：金属材料工程 班级：材料2008-1班 指导教师：孙浩

织构对铝合金性能的影响 摘要 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金阳极已经发展到三元甚至更多元合金，而且所应用的范围也越来越广。 铝合金结构在一定条件下可以是比钢结构更好的选择，其具有轻质、可模性好、耐腐蚀等优点。热处理制度决定着材料的微观组织, 而微观组织又决定着材料的力学性能。晶界组织与过时效态的晶界组织相似, 使合金具备了高强度、高抗应力腐蚀开裂性和高抗剥落腐蚀性。 高强度铝合金中应用量最大和应用领域最广的仍然具有广阔的应用前景。 关键词：铝合金；结构；影响；组织

Structural on the properties of aluminum alloy influence Abstract Aluminium alloy is the most widely used in industry of a class of non-ferrous metal structure material, in aviation, aerospace, automotive, machinery manufacturing, shipping and the chemical industry has a large application. Aluminum alloy anode has developed to three yuan even more Multiple alloy, and the application range of the more and more widely. Aluminum alloy structure in certain conditions can be a better choice than steel structure, its has the advantages of good, can die, corrosion resistance, etc. Heat treatment system dec ides the microstructure of materials, and microstructure and determines the mechanical properties of materials. Grain boundaries organization and a ageing state grain boundaries of the organization, alloy has the similar high strength, high stress corrosio n cracking resistant and corrosion of spalling. High-strength aluminum alloy in the largest and the most widely application field of still has the broad application prospect. Key words: Aluminum alloy,structure,influence ，organization ，

轧制组织特征对7B50-T7751铝合金厚板断裂韧性的影响

轧制组织特征对7B50-T7751铝合金厚板断裂韧性的影响陈高红;李国爱;陈军洲;汝继刚;何维维 【摘要】针对不同热轧工艺制备的7B50-T7751铝合金厚板,通过金相显微镜、EBSD等方法对合金的组织特征进行了表征与分析,并对比分析了不同热轧工艺制备的板材的室温拉伸性能和断裂韧性.结果表明,轧制过程使板材织构呈不均匀分布,板材1/4厚度位置主要是变形织构;1/2厚度位置主要是再结晶织构,织构强度较1/4厚度位置的弱.通过较少轧制道次、提高道次变形量、提高终轧温度可以使板材在热轧过程中充分回复,释放变形储能,在后续热处理后不同厚度位置均保留变形织构.变形织构可以有效提高合金的断裂韧性和拉伸性能,同时也增加了厚板的各向异性. 【期刊名称】《轻合金加工技术》 【年(卷),期】2018(046)006 【总页数】5页(P29-33) 【关键词】7B50铝合金;TT7751状态;轧制组织;断裂韧性 【作者】陈高红;李国爱;陈军洲;汝继刚;何维维 【作者单位】北京航空材料研究院,北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院,北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院,北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院,北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院,北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心,北京100095

【正文语种】中文 【中图分类】TG339 7B50铝合金是在7050铝合金的基础上，通过提高Zn和Mg元素含量，降低合金中Cu元素含量，控制w(Zn)/w(Mg)比值以及减少Fe、Si杂质等方法研制出来的第四代高性能铝合金。结合开发的T77三级时效热处理工艺，在强度达到600 N/mm2以上的同时，还具有优良的断裂韧性、抗应力腐蚀性能以及良好淬透性。 60 mm以上厚度的预拉伸厚板适合制造大型整体结构件，符合目前飞机结构整体设计的发展趋势，因而被广泛应用于飞机的整体框、梁、机翼壁板等主承力结构件[1-4]。国外早已将同类的7150-T7751铝合金应用于波音、空客的大型飞机制造上[5]。7B50-T7751铝合金板材通过组织的精确控制获得优异的综合性能，大量研究表明精密三级热处理是调控组织的有效方法，但板材轧制后的变形组织作为热处理的初始状态对板材最终组织与性能起着关键、甚至决定性的作用，而厚板的性能均匀性又决定着板材的使用性能。因此本试验选择厚度为80 mm的7B50- T7751铝合金厚板为研究对象，探讨不同轧制工艺对80 mm厚板的组织与性能的均匀性的影响，并分析其作用机制，为工业化生产提供试验依据。 1 试验过程 试验所用7B50铝合金，由纯Al、纯Zn、纯Mg、Al-Cu及Al-Zr中间合金等原料配比熔炼而成，化学成分见表1。铸锭经均匀化处理后进行铣面，热轧。为了对比研究，将均匀化后的铸锭采用两种轧制工艺轧制成80 mm厚度的板材，一种为小道次压下量多道次工艺(1#轧制工艺，22道次，最大道次压下量20 mm)，一种为大道次压下量少道次工艺(2#轧制工艺，17道次，最大道次压下量30 mm)。轧制后的板材按T77工艺进行热处理。