湖南大学材料学院SIT项目-计划申请书(表二).doc

湖南大学材料学院SIT项目申 请 书项目名称 热处理对新型Al-Mn热变形行为及微观组织的研究 创新训练、创业训练项目申报表一、项目研究的目的和主要研究内容研究目的：随着铝质热交换器结构设计方面的不断改进，国内外通过不断研制与开发一系列高强高耐腐蚀性的Al-Mn系合金金材料，来满足因厚度减薄而带来合金强度与耐蚀性相应提高的性能要求。对比均匀化处理前后的铸锭Al-Mn合金试样进行热压缩实验是很有意义且有必要的，通过获得材料真实应力应变曲线，建立热变形本构关系，确定合金组织演变的规律，同时可优化后续热轧工艺提供材料数据，以及对合金热轧变形组织和性能的预测分析。在Gleeble-3500 热模拟机上对Al-Mn合金进行等温热压缩实验，对经过均匀化处理前后的试样进行不同应变速率、变形温度和变形量的热压缩实验，研究合金热变形过程的动态回复、动态再结晶和相析出等组织演变行为与变形工艺参数的关系，确定合金组织演变的规律，建立晶粒度预测模型，同时获得材料真实应力应变曲线，建立热变形本构关系，为优化后续热轧工艺提供材料数据，以及对合金热轧变形组织和性能的预测分析。研究内容：Al-Mn合金经过高温热压缩试验后的变形行为和变形组织的演变规律，具体过程如下：1根据设定的高温压缩方案在Gleeble-3500热压缩机上对Al-Mn合金材料进行高温压缩实验，进而研究其高温压缩变形行为，探讨显微组织的变化规律；2根据高温压缩实验所得到的Al-Mn合金材料的高温压缩变形行为流变应力数据，用origin绘图软件对数据进行光滑处理，获得不同速率下的真应力应变曲线；3通过OM 、XRD、SEM、EDS、TEM等分析手段分析Al-Mn合金热压缩样的组织变化规律；4测试不同变形条件及整个热变形过程中各个阶段热模拟样的硬度值，获得硬度变化规律，研究析出相与性能的关系。二、国、内外研究现状和发展动态孟显娜通过研究添加Ti对Al-Mn-Mg-RE合金热变形及挤压组织性能的影响，发现当应变速率较低或较高时，动态再结晶晶粒数量相对较多，动态再结晶现象较为明显。随着Z值的减小，添加Ti前后的Al-Mn-Mg-RE合金热压缩组织均由动态回复向动态再结晶机制转变；两种合金的亚晶界渐趋清晰、平直和稳定；位错密度均随之降低；析出相的形态和分布也有所改变。Ti的添加使合金的热变形组织细化，并形成了新的细小Ti2Al20RE相，有利于合金性能的提高；并采用双曲正弦形式的Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系分别对添加Ti前后，Al-Mn-Mg-RE合金的材料常数以及热激活能进行了求解。范曦等人在Gleeble-1500热模拟机上对Al-Mn-Mg-Cu-Ni合金进行热压缩试验，分析合金的流交应力与应变速率和变形温度之间的关系，计算高温变形时的变形激活能，并研究合金在变形过程中的显微组织。结果表明：Al-Mn-Mg-Cu-Ni合金在本实验条件下具有正的应变速率敏感性；流变应力随应变速率的增大而增大，随变形温度的升高而减小。随着热变形温度的升高和应变速率的减小，合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。陈永禄等用热模拟试验机研究了均匀化退火对经高效铝熔体综合处理的Al-1Mn-1Mg合金高温变形等温压缩流变应力的影响。结果表明：该合金在均匀化退火前后均易发生动态软化并最终进入稳态流变阶段，属负温度敏感性和正应变速率敏感性材料；均匀化退火降低了铸态合金的流变应力，高温低速大应变量的热变形减弱了均匀化退火对热变形流变应力的影响，流变应力水平趋于一致；在变形温度范围内，均匀化退火可促进该合金发生动态软化，增强热变形能力，但随着均匀化温度的提高，动态软化趋势减弱。尚小阳等人采用圆柱体在Gleeble-1500 热模拟机上进行热压缩实验，对一种新型水平连铸Al-Mn-Si-X合金热变形流变应力行为进行研究。结果表明：流变应力先随应变的增大而增大，达到峰值后则逐渐减小并趋于平稳，表现出流变软化特征；而应力峰值是随着温度的升高而减小，随应变速率的增大而增大。蒙春标等人在Gleeble-1500热模拟机上对3104铝合金进行热压缩变形实验。结果表明：在低应变速率条件下，流动应力随着应变的增加而增大，达到峰值后趋于平稳，表现出动态回复特征；而在高应变速率条件下，随着应变的增加，流动应力出现锯齿波动, 达到峰值后逐渐下降，表现出不连续动态再结晶特征。胡卓超等人研究3104铝合金高温压缩变形中的流变应力行为和它的动态再结晶过程。结果表明：3104 铝合金为正应变速率敏感材料，具有稳态流变的特征。流变应力随着变形速率的增加而增加，随着变形温度的升高而降低。在低形变温度和低形变速率下，该合金发生动态再结晶。三、项目的创新点和特色在Gleeble-3500 热模拟机上对Al-Mn合金进行等温热压缩实验，通过获得材料真实应力应变曲线，建立热变形本构关系，确定合金组织演变的规律，同时可优化后续热轧工艺提供材料数据，以及对合金热轧变形组织和性能的预测分析。对经过均匀化处理前后的试样进行不同应变速率、变形温度和变形量的热压缩实验，研究合金热变形过程的动态回复、动态再结晶和相析出等组织演变行为与变形工艺参数的关系，确定合金组织演变的规律，建立晶粒度预测模型。 四、技术路线、拟解决的问题及预期成果获得Al-Mn合金经过高温恒温热压缩试验后的变形行为，具体过程及其研究成果如下：1. 对合金材料进行600/24h均匀化热处理后，机加工成1015mm标准热压缩试样；2. 压缩实验在Gleeble-3500热力模拟实验机上进行，应变速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1，变形温度为350、400、450、500、550，真应变取0.7。根据高温压缩实验所得到的Al-Mn合金材料的高温压缩变形行为流变应力数据，用origin绘图软件对数据进行光滑处理，获得合金不同热变形条件下的真应力应变曲线；3. 根据真应力应变曲线，计算材料的本构方程；4. 通过OM、SEM、TEM获得合金不同热变形条件下，热变形各个应变状态的热压缩样的组织变化规律。进行过程中预期得成果如下：1. 探明Al-Mn合金最佳热处理方案，材料微观组织和性能变化规律；2. 获得Al-Mn合金材料的热处理前后的本构方程；3. 探明不同热变形条件下热变形过程中合金析出相变化规律和对性能的影响，为以后该合金热变形中析出相的研究及热变形最佳强韧化工艺变形条件的确定提供实验数据及理论依据，以优化热变形工艺，提高材料的综合性能。五、项目研究进度安排2013.4-2013.6 在Gleeble-3500热力模拟实验机上进行压缩实验；2013.6-2013.9 通过金相图观察样品微观组织；2013.10-2013.12 通过透射图观察样品微观组织和析出相分布状态；2014- 完成论文六、已有基础1、 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩目前的研究进度：已经获得Al-Mn合金最佳热处理工艺方案其研究结果如下：1. 通过DSC测试合金的熔点，获得最高均匀化温度为636.0；2. 确定均匀化方案，均匀化温度为560，580，600，620；时间为12h，24 h，48 h，72 h；3. 通过OM，SEM获得Al-Mn合金不同均匀化条件下，研究均匀化对合金组织的影响；4. 通过硬度测试和电导率测试，研究均匀化对合金性能的影响。2、 已具备的条件，尚缺少的条件及