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冷轧3104和1050铝合金微观组织及织构变化的定量研究

【摘要】: 本论文采用电子通道衬度像(ECC)、背反射电子衍射(EBSD)技术和透射电镜定量统计分析了两种典型工业铝合金AA3104和AA1050从低到高不同应变量冷轧过程中微观组织结构及织构的演变规律。 论文主要研究结论如下:(1)分析和讨论了多种提高EBSD取向图衬度的重构方法,自行开发了通用EBSD取向分析软件Texture 5.0,显著提高了两种铝合金的EBSD取向图的分辨率。(2)定量研究了两种铝合金冷轧到中低应变量下位错界面结构演变及与晶粒取向的关联。发现晶粒分裂形成与轧面成30°~40°夹角的平面状位错界面结构(也称为几何必需位错界面,GNBs)。根据晶粒分裂特征,微观组织分为三类:Type A,两组相互交叉的GNBs结构,主要有Goss、Brass和Copper取向的晶粒;Type B,一组相互平行的GNBs结构,主要有S取向晶粒;Type C,近似等轴的胞状结构,主要有Cube取向晶粒。GNBs不仅具有宏观取向,而且绝大多数的GNBs还具有与由最大Schmid因子所激活的{111}滑移面的迹线相平行的晶体学特征。(3)系统阐述了两种铝合金大形变量下微观组织和织构的演变规律,发现其形变组织演变为GNBs近似与RD平行的层片状位错界面(LBs)结构,且仍可以观察到晶粒取向对微观组织的影响,最终都形成强烈的轧制织构组分。(4)探明了AA3104铝合金中两类不同的第二相粒子对微观组织演变的影响规律。细小的弥散相对位错界面结构的演变没有明显影响,其组织与纯铝和AA1050铝合金相似。粗大共晶相粒子周围的形变组织与基体相比有显著差异,其变形不均匀,存在较大的取向梯度。粒子周围的点阵旋转主要沿TD轴旋转,并且呈“+ - + -”交替变化的对称变形结构。(5)定量表征了两种铝合金微观组织结构参数的演变规律。随应变的增加,AA3104的GNBs和IDBs界面间距分别以-0.52和-0.27的指数规律减小,而取向差以+0.69和+0.29的指数规律增加。AA1050的界面间距以-0.45和-0.28的指数规律减小,而取向差以+0.50和+0.28的指数规律增加。屈服应力和最大抗拉强度随应变都持续增加,并没有达到饱和。根据微观组织结构参数,采用GNBs的晶界强化和IDBs的林位错强化的模型II较好得预测出屈服应力的变化规律,并与实测值相吻合。

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