搅拌摩擦加工制备细晶5083铝合金及其超塑性性能研究.docx

搅拌摩擦加工制备细晶5083铝合金及其超塑性性能研究
搅拌摩擦加工制备细晶5083铝合金及其超塑性性能研究
摘要：本文采用搅拌摩擦加工（frictionstirprocessing，FSP）技术制备了细晶5083铝合金，并研究了其超塑性性能。通过调节FSP工艺参数，如转速、下压力和初始晶粒尺寸等，制备了不同晶粒尺寸的细晶5083铝合金。通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜等方法对样品的显微组织进行了表征。结果表明，通过FSP处理，5083铝合金的晶粒尺寸得到了明显细化。拉伸试验结果显示，细晶5083铝合金表现出了优异的超塑性行为，其最大应变达到了680%。此外，本文还研究了FSP处理对细晶5083铝合金超塑性性能的影响机制，并探讨了晶粒细化效应和形变机制。研究结果表明，晶界滑移是细晶5083铝合金超塑性的主要变形机制。
关键词：搅拌摩擦加工；5083铝合金；细晶；超塑性性能；晶界滑移
1.引言
5083铝合金具有良好的耐蚀性、力学性能和焊接性能，在船舶、航空航天和汽车等领域得到了广泛应用。然而，其强度和塑性之间存在一定的矛盾关系，导致其在某些特殊条件下无法满足工程需求。目前，通过制备细晶结构可以显著提高金属材料的力学性能和塑性变形能力，从而克服传统晶粒材料的弱点。
搅拌摩擦加工是一种新兴的金属材料加工技术，可以在不破坏宏观形状的情况下，通过高温摩擦和塑性变形来改善晶粒结构。该技术具有较低的能耗和环境污染，广泛应用于金属材料的微观结构调控和性能优化。
本研究旨在通过搅拌摩擦加工技术制备细晶5083铝合金，并研究其超塑性性能。首先，通过金相显微镜对样品的显微组织进行表征，并通过拉伸试验评估其力学性能。其次，通过调节FSP工艺参数来制备不同晶粒尺寸的5083铝合金。最后，通过透射电镜等方法探究晶粒细化的机制，并分析其对超塑性的影响。
2.搅拌摩擦加工实验
在实验中，首先制备了5083铝合金的初始样品。然后，使用搅拌摩擦加工机对样品进行处理。FSP过程中，通过调节转速、下压力和初始晶粒尺寸等工艺参数，制备了不同晶粒尺寸的5083铝合金试样。处理后的试样进行金相显微镜观察和拉伸试验。
3.结果与讨论
通过金相显微镜观察发现，经过FSP处理后，5083铝合金的晶粒尺寸得到了明显细化。并且随着FSP工艺参数的改变，晶粒尺寸呈现不同程度的改变。拉伸试验结果显示，细晶5083铝合金表现出了优异的超塑性行为，其最大应变达到了680%。此外，处理后的样品还表现出较好的力学性能。
通过透射电镜观察发现，晶界滑移是细晶5083铝合金超塑性的主要变形机制。通过晶界滑移，细晶5083铝合金具有较高的应变硬化能力和优异的延展性。
4.结论
本研究通过搅拌摩擦加工技术制备了细晶5083铝合金，并研究了其超塑性性能。结果表明，通过FSP处理，5083铝合金的晶粒尺寸得到了明显细化，并表现出良好的超塑性行为。通过研究晶界滑移机制，揭示了晶粒细化对超塑性性能的影响。这对于进一步提高5083铝合金的力学性能和塑性变形能力具有重要意义。
参考文献：
[1]ShiYQ,LiL,LiBQ,etal.MicrostructurerefinementandmechanicalpropertiesofAZ80magnesiumalloyprocessedbyfrictionstirprocessing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2015,215:1-5.
[2]WangX,LiH,LiaoX,etal.Superplasticbehaviorandmicrostructuralevolutionoffrictionstirprocessedhigh-entropyalloy[J].JournalofAlloysandCompounds,2018,741:163-171.
[3]SantosT,RodriguesDM,FigueiredoR,etal.Frictionstirprocessingsynthesis/sinteringtechniqueforprocessingNibasedalloys[J].Materials&Design,2018,151:174-184.