塊體納米鋁合金的微觀組織演變與力學(xué)性能.pdf

1、本文采用低溫(液氮)球磨法制備納米晶7XXX系鋁合金粉末，然后采用真空熱壓和熱擠壓致密化成形，從而成功獲得塊體納米晶鋁合金。以低溫球磨(前者)和低溫球磨后再經(jīng)室溫高能球磨(后者)所得兩種納米晶粉末在致密化成形各個(gè)階段的對(duì)比為線索，采用金相、SEM、XRD、TEM等分析測(cè)試方法對(duì)納米晶粉末及其在成形各個(gè)階段中的微觀組織演變進(jìn)行了分析和研究，對(duì)制備出的塊體納米晶鋁合金的力學(xué)性能和變形行為特征做了初步的分析和討論。 采用自行研制的低溫

2、球磨設(shè)備成功制得納米晶鋁合金粉末，X射線衍射法測(cè)量計(jì)算表明，粉末的平均晶粒尺寸為48nm。粉末在300℃、400℃和500℃分別真空保溫1h后，TEM觀察發(fā)現(xiàn)其晶粒大小仍在100nm水平，這表明該粉末具有良好的熱穩(wěn)定性。低溫球磨納米晶粉末經(jīng)過高能球磨處理，可實(shí)現(xiàn)晶粒完全納米化、粉末致密化以及粉末顆粒形貌與粒度分布的優(yōu)化。 采用真空熱壓方法成功地將兩種納米晶粉末成形為納米晶塊體，兩者致密度都比較高，但含有少量微孔洞，其中的析出相全

3、部是MgZn2相。TEM觀察表明，前者晶粒尺度多數(shù)在50～200nm范圍，而后者晶粒更加細(xì)小而均勻，多數(shù)在100nm以下。 兩種熱壓態(tài)納米晶塊體熱擠壓后致密性良好，無(wú)明顯裂紋和孔洞存在，顯微組織細(xì)小，粉末之間結(jié)合良好，其中后者致密度更高，組織更加細(xì)小。前者多數(shù)晶粒大小在200～300nm范圍，而后者則在100～300nm范圍。兩者析出相均主要為MgZn2相，其中前者還存在少量的CuAl2和Al2CuMg相。前者存在較多Cu偏聚區(qū)

4、和少量富Cu或富Zn的晶?；虻诙?，而后者不存在Cu偏聚區(qū)，多數(shù)晶粒為α-Al固溶體晶粒。 擠壓態(tài)納米晶塊體拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，前者的σb在370～400MPa范圍，σ0.2在300MPa左右，δ為9～13％，ψ為13～22％，斷口呈韌性斷裂特征；后者的σb和σ0.2分別比前者提高約150～200MPa和200～250MPa，但δ下降到4％左右，斷口呈脆性斷裂特征。兩者對(duì)比表明，室溫高能球磨處理可以提高擠壓態(tài)納米晶塊體的強(qiáng)度，但不

5、利于塑性。 T6熱處理后，后者產(chǎn)生了嚴(yán)重的裂紋和孔洞，而前者形成的微裂紋和孔洞不明顯。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，前者的σb和σ0.2分別比擠壓態(tài)提高約280～330MPa和320～400MPa，但δ和ψ分別下降到3～4％和3～6％，斷口呈局部韌性斷裂和脆性斷裂相混合的特征；后者強(qiáng)度提高不大，塑性很差，拉伸斷口上存在大量裂紋和空洞。 低溫球磨納米晶純鋁試驗(yàn)表明：與原始粉末成形所得試樣相比，納米晶粉末成形所得試樣的強(qiáng)度提高約60％，