热处理对5052铝合金摩擦搅拌加工及其变形组织和性能影响的研究

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材料经搅拌摩擦加工后得到细小的等轴晶组织,但由于加工区域中不同位置的温度场和应变场不同,加工组织具有不均匀性,加工区域的晶粒在一定热处理条件下会发生异常长大现象,使材料的性能发生变化,丧失超塑性,极大程度上限制了搅拌摩擦加工技术在材料超塑性领域的应用。目前,由于5052铝合金搅拌摩擦加工组织热处理前后的组织特征和晶粒异常长大的规律缺乏系统性研究,且鲜有变形对热处理前后加工区域组织影响的研究。本文采用了6mm厚5052铝合金在不同加工参数(前进速度为80 mm/min,搅拌速度分别为400 rpm、800 rpm、1200 rpm)下进行搅拌摩擦加工(简记为FSPed),并对400FSPed和1200FSPed试样的加工组织分别进行10%、30%的变形(试样简记为400FSPed-10%、1200FSPed-10%、400FSPed-30%、1200FSPed-30%),然后通过对搅拌摩擦加工及其变形组织在不同条件下进行热处理,系统研究了热处理后5052铝合金搅拌摩擦加工组织晶粒异常长大规律和影响因素,以及变形对热处理前后的加工组织的影响,并得出以下结论:不同搅拌摩擦加工参数下,旋转速度越快,焊核区晶粒尺寸越大。每个加工参数下焊核区晶粒由大到小规律为搅拌区>轴肩影响区>漩涡区。加工区域中的织构主要表现为/(?)型和型剪切织构。加工参数对加工区域中晶粒的异常长大存在影响:不同加工参数下晶粒异常长大的剧烈程度规律为400FSPed>800FSPed>1200FSPed。加工区域的晶粒异常长大的先后顺序为轴肩影响区、漩涡区、前进侧热机影响区、后退侧热机影响区、搅拌区。搅拌摩擦加工区域经变形后,变形量越大,原焊核区变得越宽,加工组织晶粒细化越明显。搅拌摩擦加工区域经10%变形并热处理后,1200FSPed试样的晶粒粗化至毫米级,比未经变形的粗化更加剧烈;经30%变形并热处理后,400FSPed和1200FSPed试样的晶粒未发生异常长大现象,但发生了动态回复再结晶且晶粒正常长大,长大速度较为缓慢。试样未经热处理时,拉伸试样的伸长率由大到小依次为1200PSPed、800FSPed、400FSPed、1200FSPed-30%、400FSPed-30%,试样的焊核区平均硬度规律与此相反。470℃保温2h的热处理后,拉伸试样的伸长率由大到小依次为400FSPed>1200FSPed-30%>1200FSPed>400FSPed-30%,试样的焊核区平均规律与此相反。
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