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含Ag的Al-Cu-Mg耐热铝合金热模拟、热暴露与蠕变行为研究

作　者: 陆智伦
导　师: 潘清林
学　校: 中南大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形流变应力热暴露蠕变
分类号: TG132.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

采用本构方程和人工神经网络对均匀化后的Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金热压缩变形的流变行为进行了模拟和分析。采用硬度测试、室温力学性能测试、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究了热暴露对Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能和显微组织的影响。采用蠕变试验,研究了时效处理对合金抗蠕变性能的影响和欠时效态合金蠕变的显微组织的变化,并建立了合金蠕变的本构方程,探讨了合金的蠕变机理。结果表明：1. Al-Cu-Mg-Ag合金高温压缩变形的真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征,可用加工硬化、过渡、软化和稳态流变四个阶段加以描述。其流变行为可用双曲正弦函数修正的Arrhenius关系和温度补偿应变速率因子Z参数描述。2.采用结构为3-20-1的BP人工神经网络预测了Al-Cu-Mg-Ag合金高温变形的流变应力,与应力应变本构方程相比,其预测值和实验值之间的相关系数更高。3.欠时效态Al-Cu-Mg-Ag合金在150℃热暴露时,强度随着时间的延长先上升后下降,Ω相的尺寸稍有长大,而θ’相有所长大且数量明显增加。在200～300℃下,强度随着时间的延长和温度的升高迅速下降,延伸率的变化趋势则刚好相反。300℃热暴露100 h后,Ω相和θ’相大部分转变成了平衡θ相,无析出带宽化。4.欠时效态Al-Cu-Mg-Ag合金在蠕变过程中发生了二次析出,具有更好的高温抗蠕变性能。稳态蠕变速率、蠕变温度和蠕变应力之间的关系可用蠕变本构方程来描述：ε=7.6×10-4σ3.59835exp(-102000/RT)

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章文献综述  8-26
  1.1 耐热铝合金的研究现状  8-15
    1.1.1 铸造耐热铝合金  8-9
    1.1.2 粉末冶金耐热铝合金  9-11
    1.1.3 变形耐热铝合金  11-15
  1.2 Al-Cu-Mg系耐热铝合金的合金化  15-19
    1.2.1 主合金化元素  15-16
    1.2.2 微量元素  16-18
    1.2.3 杂质元素  18-19
  1.3 Al-Cu-Mg系耐热铝合金的组织  19-23
    1.3.1 Al-Cu-Mg系铝合金的析出序列及析出相  19-21
    1.3.2 Al-Cu-Mg-Ag系铝合金的析出序列及析出相  21-23
  1.4 Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金的发展概况  23-24
  1.5 本文的研究目的与主要内容  24-26
第二章合金的制备与实验方法  26-31
  2.1 合金的制备  26-27
    2.1.1 合金成分设计  26-27
    2.1.2 熔炼与铸造  27
    2.1.3 铸锭均匀化  27
    2.1.4 板材轧制  27
  2.2 实验方法  27-31
    2.2.1 热压缩实验  27-28
    2.2.2 维氏硬度测试  28
    2.2.3 室温力学性能测试  28-29
    2.2.4 金相组织观察  29
    2.2.5 扫描电子显微观察  29
    2.2.6 透射电镜样品的制备与观察  29-31
第三章 Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金热模拟研究  31-44
  3.1 Al-Cu-Mg-Ag合金的真应力-真应变曲线  31-33
  3.2 Al-Cu-Mg-Ag合金的应力-应变本构方程  33-37
  3.3 人工神经网络模型的建立与预测  37-41
    3.3.1 人工神经网络(ANN)基本原理  37-39
    3.3.2 样本数据及其预处理  39
    3.3.3 结果与讨论  39-41
  3.4 本构方程和神经网络的比较  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金热暴露研究  44-56
  4.1 热暴露对Al-Cu-Mg-Ag合金力学性能的影响  44-47
    4.1.1 时效处理对合金硬度的影响  44-45
    4.1.2 热暴露温度和时间对合金力学性能的影响  45-47
  4.2 热暴露Al-Cu-Mg-Ag合金的SEM观察  47-50
  4.3 热暴露Al-Cu-Mg-Ag合金的TEM观察  50-54
  4.4 分析与讨论  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章 Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金蠕变行为研究  56-70
  5.1 时效处理对Al-Cu-Mg-Ag合金蠕变性能的影响  56-59
  5.2 欠时效Al-Cu-Mg-Ag合金蠕变本构方程的确定  59-64
    5.2.1 蠕变的经验公式  59-61
    5.2.2 欠时效态Al-Cu-Mg-Ag蠕变数据的分析  61-62
    5.2.3 欠时效态Al-Cu-Mg-Ag蠕变的本构方程  62-64
  5.3 欠时效Al-Cu-Mg-Ag合金不同条件下的蠕变显微组织  64-66
  5.4 分析与讨论  66-68
    5.4.1 合金的蠕变机理  66-67
    5.4.2 Al-Cu-Mg-Ag合金的蠕变机理  67-68
  5.5 本章小结  68-70
第六章结论  70-71
参考文献  71-78
致谢  78-79
附录  79-80

含Ag的Al-Cu-Mg耐热铝合金热模拟、热暴露与蠕变行为研究

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