AA7085铝合金动态再结晶临界条件研究
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刘文 义 等 ： ＡＡ７ ０ ８ ５ 铝 合 金 动 态 再 结 晶 临 界 条 件 研 究
文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ Ｊ ３ ） ２ ２ பைடு நூலகம் ３ ２ ６ １ — ０ ５
ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 动 态 再 结 晶 临界 条 件 研 究
刘 文 义 ， 黄 光 杰 ， 张 志 清 ， 林 林 ， 刘 庆
２ 材 料 及 实 验 方 法
２ ． １ 实 验 材 料
所 用材 料 为 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 ， 其 成 分 为 ＡＡ７ ０ ８ ５ 铝 合金 的名 义成 分 ， 各 合 金 元 素 质 量分 数 如 下 ： ７ ． ｏ Ｆ ｏ
～
８ ．０
Ｚｎ，１ ．２ ～ １ ．８
１ 引 言
ＡＡ７ ０ ８ ５ ［ １ 超 高强 铝 合 金 属 于 Ａ１ 一 Ｚ ｎ — Ｍｇ ～ Ｃ ｕ系 合
金， 由美 国 ＡＩ Ｃ ＯＡ 公 司 于 ２ ０ ０ ３年 开 发 ， 它 具 有 较 好
控 制合 金 的再结 晶行 为 ， 提 高材 料综合 性 能 的 目的 ， 从 而 为制 定合 理 的热 变 形 工 艺 提 供 理 论 依 据 和 实 验 基
单 向热压 缩模 拟 实验 ， 研 究 了其 热 变 形 行 为 以 及 动 态
国外对 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合金 的加工 工艺 以及 热处 理 工 艺 均处 于保 密 状 态 ， 目前关 于 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 的研 究 报 道 较多 ， 如沈耀 红等ｌ ＿ １ 门研 究 了 均 匀 化 后 水 冷 状 态 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 的 等 温 热 压 缩 的 流 变 行 为 ， 建立 了
础 。
的熔铸 性 ， 较 高的强 度 ， 良好 的塑性 以及 优 良的淬 透 性
等 优点 ， 广 泛用 于航 空 航 天 等 领 域 ］ ， 其 锻 件 是 迄 今
为 止制 造 出 的最 大 的飞 机模 锻件 。 ］ 。 金 属材 料 在热 变形 时 ， 其 组 织发 生 两方 面 的变化 ， 即加工 硬 化和 动态 软化 ］ 。动态 软化 方 式 包含 动 态 回 复 和动 态再 结 晶 。因为 是在 热变 形过 程 中发生 的 旧复 和再 结 晶 ， 因此 称 为 动 态 回复 和 动 态 再 结 晶 。动 态 回 复 和动 态再 结 晶 是竞 争 的 过程 ， 当 动 态 回复难 以 抵 消 位 错 的增殖 ， 且 位 错 积 累 到 一定 程 度 时 即 可发 生 动 态 再结 晶 ， 所 以动 态 再 结 晶可 以消 除 加 工 硬化 过 程 中 累
态 再结 晶 临界条 件 ， 即临界 应变 与 Ｚ ｅ ｎ ｅ ｒ — Ｈｏ ｌ ｌ ｏ ｒ ｎ ｏ ｎ参 数 的定 量关 系式 ， 希望 通 过 变 形 达 到 细化 晶粒 并 有 效
中图分 类 号 ： ＴＧ１ ４ ６ ． ２ １
文献标 识 码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． ２ ２ ． ０ ｌ １
（ １ ．重 庆大 学 材料 科学 与 工程 学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ； ２ ．西南 铝 业 （ 集 团） 有 限责 任公 司 ， 重庆 ４ ０ １ ３ ２ ６ ）
摘 要 ： 在 ２ ５ ０ ～４ ５ ０ 。 Ｃ的 温 度 范 围 和 ０ ． ０ １ ～１ ０ Ｓ 的 变形速 率 范 围 内， 对 ＡＡ７ ０ ８ ５超 高 强 铝 合 金 进 行 了
关键词： ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合 金 热 压 缩 模 拟 ； 动 态 再 结 晶 临 界 条 件
界 条件 鲜有 报 道 。本 文 通过 单 向等 温 压 缩 实验 ， 根 据 热 力学 不可 逆原 理 的动 力 学 条件 ， 得 出实 验 条 件 下 的 动 态再 结 晶临 界应 变 值 ， 从 而 建 立 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 动
料 内部 发 生 了动 态再 结 晶 ； 其 临界 应 变 随着 变形 温 度 的上 升 而减 小 ， 随着 变形速 率 的增 加 而增 加 ， 根据热 力 学不 可逆 性原 理 ， 获 得 了 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合金 的 动 态再 结
晶的 临界 条件 ， 并 分 析 了 热 变 形 过 程 中 的 组 织 变 化 规
Ｍ ｇ，１ ．３
～ ２ ．０ Ｃ ｕ，
０ ． ０ ８ ～Ｏ ． １ ５ Ｚ ｒ ， Ｆ ｅ含 量 ≤ ０ ．０ ８ ， Ｓ ｉ含 量 ≤ ０ ． ０ ６ ， 材料经 过均 匀化 处理 。
再结 晶 的 临 界 条 件 。研 究 表 明 ， ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 兵 流 变应 力 随 着 变 形 温 度 的升 高和 变 形 速 率 的 下 降 而 降
低， 其 变形 激 活 能较 低 ， 为 １ ７ ５ ｋ Ｊ ／ ｍｏ ｌ ， 有 利 于 进 行 热
塑性加 工 ， 高 于 纯 铝 的 自扩 散 激 活 能 （ １ ６ ５ ｋ Ｊ ／ ｏｏ ｔ １ ） ， 材
律 。
行为 ， 建立 了应 变 量 和 本 构方 程 参 数 之 间 的 关 系 。但 是 这些 研究 主要集 中于不 同热处 理状 态 的 ＡＡ７ ０ ８ ５铝
合 金 的等温 热压 缩 的热变形 行 为 的本 构 方程 和 软化 机 制 研究 ， 而 对于 热 压缩 过程 中产 生 的 动态 再 结 晶 的临
ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合金 水冷 态 的本 构 方 程模 型 ； 陈 学 海 等口 胡
研 究 了均匀 化 空 冷状 态 ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合 金 的流 变 行 为 ， 揭 示 了 ＡＡ７ ０ ８ ５铝合 金 的 主要 软 化机 制 ； 贾 乐 等Ⅱ 研 究 了均 匀化 随炉 冷却 状态 ＡＡ７ ０ ８ ５铝合 金 的高 温流 变
文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ Ｊ ３ ） ２ ２ பைடு நூலகம் ３ ２ ６ １ — ０ ５
ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 动 态 再 结 晶 临界 条 件 研 究
刘 文 义 ， 黄 光 杰 ， 张 志 清 ， 林 林 ， 刘 庆
２ 材 料 及 实 验 方 法
２ ． １ 实 验 材 料
所 用材 料 为 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 ， 其 成 分 为 ＡＡ７ ０ ８ ５ 铝 合金 的名 义成 分 ， 各 合 金 元 素 质 量分 数 如 下 ： ７ ． ｏ Ｆ ｏ
～
８ ．０
Ｚｎ，１ ．２ ～ １ ．８
１ 引 言
ＡＡ７ ０ ８ ５ ［ １ 超 高强 铝 合 金 属 于 Ａ１ 一 Ｚ ｎ — Ｍｇ ～ Ｃ ｕ系 合
金， 由美 国 ＡＩ Ｃ ＯＡ 公 司 于 ２ ０ ０ ３年 开 发 ， 它 具 有 较 好
控 制合 金 的再结 晶行 为 ， 提 高材 料综合 性 能 的 目的 ， 从 而 为制 定合 理 的热 变 形 工 艺 提 供 理 论 依 据 和 实 验 基
单 向热压 缩模 拟 实验 ， 研 究 了其 热 变 形 行 为 以 及 动 态
国外对 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合金 的加工 工艺 以及 热处 理 工 艺 均处 于保 密 状 态 ， 目前关 于 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 的研 究 报 道 较多 ， 如沈耀 红等ｌ ＿ １ 门研 究 了 均 匀 化 后 水 冷 状 态 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 的 等 温 热 压 缩 的 流 变 行 为 ， 建立 了
础 。
的熔铸 性 ， 较 高的强 度 ， 良好 的塑性 以及 优 良的淬 透 性
等 优点 ， 广 泛用 于航 空 航 天 等 领 域 ］ ， 其 锻 件 是 迄 今
为 止制 造 出 的最 大 的飞 机模 锻件 。 ］ 。 金 属材 料 在热 变形 时 ， 其 组 织发 生 两方 面 的变化 ， 即加工 硬 化和 动态 软化 ］ 。动态 软化 方 式 包含 动 态 回 复 和动 态再 结 晶 。因为 是在 热变 形过 程 中发生 的 旧复 和再 结 晶 ， 因此 称 为 动 态 回复 和 动 态 再 结 晶 。动 态 回 复 和动 态再 结 晶 是竞 争 的 过程 ， 当 动 态 回复难 以 抵 消 位 错 的增殖 ， 且 位 错 积 累 到 一定 程 度 时 即 可发 生 动 态 再结 晶 ， 所 以动 态 再 结 晶可 以消 除 加 工 硬化 过 程 中 累
态 再结 晶 临界条 件 ， 即临界 应变 与 Ｚ ｅ ｎ ｅ ｒ — Ｈｏ ｌ ｌ ｏ ｒ ｎ ｏ ｎ参 数 的定 量关 系式 ， 希望 通 过 变 形 达 到 细化 晶粒 并 有 效
中图分 类 号 ： ＴＧ１ ４ ６ ． ２ １
文献标 识 码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． ２ ２ ． ０ ｌ １
（ １ ．重 庆大 学 材料 科学 与 工程 学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ； ２ ．西南 铝 业 （ 集 团） 有 限责 任公 司 ， 重庆 ４ ０ １ ３ ２ ６ ）
摘 要 ： 在 ２ ５ ０ ～４ ５ ０ 。 Ｃ的 温 度 范 围 和 ０ ． ０ １ ～１ ０ Ｓ 的 变形速 率 范 围 内， 对 ＡＡ７ ０ ８ ５超 高 强 铝 合 金 进 行 了
关键词： ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合 金 热 压 缩 模 拟 ； 动 态 再 结 晶 临 界 条 件
界 条件 鲜有 报 道 。本 文 通过 单 向等 温 压 缩 实验 ， 根 据 热 力学 不可 逆原 理 的动 力 学 条件 ， 得 出实 验 条 件 下 的 动 态再 结 晶临 界应 变 值 ， 从 而 建 立 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 动
料 内部 发 生 了动 态再 结 晶 ； 其 临界 应 变 随着 变形 温 度 的上 升 而减 小 ， 随着 变形速 率 的增 加 而增 加 ， 根据热 力 学不 可逆 性原 理 ， 获 得 了 ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合金 的 动 态再 结
晶的 临界 条件 ， 并 分 析 了 热 变 形 过 程 中 的 组 织 变 化 规
Ｍ ｇ，１ ．３
～ ２ ．０ Ｃ ｕ，
０ ． ０ ８ ～Ｏ ． １ ５ Ｚ ｒ ， Ｆ ｅ含 量 ≤ ０ ．０ ８ ， Ｓ ｉ含 量 ≤ ０ ． ０ ６ ， 材料经 过均 匀化 处理 。
再结 晶 的 临 界 条 件 。研 究 表 明 ， ＡＡ７ ０ ８ ５铝 合 金 兵 流 变应 力 随 着 变 形 温 度 的升 高和 变 形 速 率 的 下 降 而 降
低， 其 变形 激 活 能较 低 ， 为 １ ７ ５ ｋ Ｊ ／ ｍｏ ｌ ， 有 利 于 进 行 热
塑性加 工 ， 高 于 纯 铝 的 自扩 散 激 活 能 （ １ ６ ５ ｋ Ｊ ／ ｏｏ ｔ １ ） ， 材
律 。
行为 ， 建立 了应 变 量 和 本 构方 程 参 数 之 间 的 关 系 。但 是 这些 研究 主要集 中于不 同热处 理状 态 的 ＡＡ７ ０ ８ ５铝
合 金 的等温 热压 缩 的热变形 行 为 的本 构 方程 和 软化 机 制 研究 ， 而 对于 热 压缩 过程 中产 生 的 动态 再 结 晶 的临
ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合金 水冷 态 的本 构 方 程模 型 ； 陈 学 海 等口 胡
研 究 了均匀 化 空 冷状 态 ＡＡ７ Ｏ ８ ５铝 合 金 的流 变 行 为 ， 揭 示 了 ＡＡ７ ０ ８ ５铝合 金 的 主要 软 化机 制 ； 贾 乐 等Ⅱ 研 究 了均 匀化 随炉 冷却 状态 ＡＡ７ ０ ８ ５铝合 金 的高 温流 变