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马睿 2015-2018

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超细晶粒铝合金剪切局域化及微观结构研究

摘要：铝及铝合金的发现和使用相对较晚，虽然仅有一两百年的历史，但是铝合金材料的各种优异的性能却极大的推动了工业文明的进步，特别是航空航天科技和工业的发展。铝合金作为工业生产中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，科研人员的研究重点不仅仅集中在提高材料强韧化的目标上，也在努力提高铝合金材料在各种不同的服役环境下的适应力。通过研究超细晶粒铝合金在不同变形条件下的绝热剪切变形，有助于深入研究铝合金材料的强韧化机制，能够丰富和发展铝合金材料在高应变速率下的动态再结晶理论和析出相变理论，还能够为铝合金材料的实际应用提供了一定的理论参考价值。

以超细晶6061铝合金材料为研究对象，利用分离式霍普金森压杆技术（SHPB）分别对超细晶6061铝合金在不同温度和晶粒尺度等条件下进行动态加载实验来获取绝热剪切带。探索6061铝合金绝热剪切带形成过程中的力学性能变化和微观组织结构的变化，总结了6061铝合金在动态变形过程中的变形机制，重点分析讨论了6061铝合金在动态变形过程中的晶粒细化机制和析出相变机制。结果表明：

名义应变越大，剪切带宽度越小；变形温度越高，剪切带宽度越大；晶粒尺寸越大，剪切带宽度越大。Bai-Doddy公式相比较于Grady公式更接近于实验值，这一点可以通过修正Grady公式中的热软化参数α得到改变。可以利用旋转动态再结晶机制来解释6061铝合金动态变形过程中的晶粒细化机制。6061铝合金在强变形过程中的应力使析出相的自由能的增加大幅度高于基体自由能的增加；强变形过程中剧烈的剪切应力使得析出相发生了断裂和破碎，析出相尺寸的改变使得析出相溶质原子的溶解度大大提高；强变形过程中形成的大量位错缺陷，为析出相中溶质原子的扩散提高了“高速扩散通道”。这三个方面是导致析出相低温回溶的主要因素。

bingfeng wang

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