鄧贊輝，李世清，吳 洋，王 彬，張志清,3，黃光杰

(1. 重慶大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400044；2. 西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 401326；3. 重慶西彭產(chǎn)業(yè)工業(yè)園區(qū)，重慶 401326)

?

AA2195鋁鋰合金的熱變形行為*

鄧贊輝1，李世清1，吳 洋1，王 彬2，張志清1,3，黃光杰1

(1. 重慶大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400044；2. 西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 401326；3. 重慶西彭產(chǎn)業(yè)工業(yè)園區(qū)，重慶 401326)

通過Gleeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)，研究了變形溫度為400～500 ℃，應(yīng)變速率為0.01～10 s-1時(shí)2195鋁鋰合金的熱變形行為。通過金相顯微鏡研究了熱變形中顯微組織的演變。研究結(jié)果表明，該合金流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低，隨應(yīng)變速率的提高而增大。該合金流變應(yīng)力可采用Zener-Hollomon參數(shù)來描述，在獲得流變應(yīng)力σ解析表達(dá)式中A=7.08018×1012s-1、α=β/n1=0.01473、n1=5.42929，其熱變形激活能為Q=190.27 kJ/mol。 熱加工圖表明AA2195鋁鋰合金適宜加工區(qū)為400～430，442～473 ℃，應(yīng)變速率為0.01～0.2 s-1以及溫度范圍為477～500 ℃，應(yīng)變速率為0.01～0.3 s-1的區(qū)域。

2195鋁鋰合金；熱變形；本構(gòu)方程；微觀組織；熱加工圖

0 引 言

鋁鋰合金是一種新型鋁合金材料，其最大特點(diǎn)是密度低、強(qiáng)度高、比剛度高且具有良好的耐熱性和抗腐蝕性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在鋁合金中加入1%的鋰，可使合金密度降低3%，剛度提高6%，鋁鋰合金取代常規(guī)鋁合金可減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量10%～15%，提高剛度15%～20%[1-2]。其作為新一代結(jié)構(gòu)材料，被認(rèn)為是航空航天工業(yè)的理想材料。

從鋁鋰銅合金的相圖可知，在2XXX鋁合金中加入Li最終會(huì)形成T1相，T1相能強(qiáng)化2XXX合金的部分性能，比如強(qiáng)度、抗腐蝕性能與抗疲勞性能。但加入Li后合金的各向異性增大，目前導(dǎo)致各向異性的根本原因還不清楚，但很多研究表明其各向異性與織構(gòu)有所聯(lián)系[3-5]。目前2195鋁鋰合金在航空領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景而被廣泛的研究。

關(guān)于2195鋁鋰合金的熱壓縮變形流變應(yīng)力與變形溫度、應(yīng)變速率的關(guān)系近來受到研究者們的關(guān)注[6]，但是變形過程中顯微組織的演變規(guī)律其與加工圖關(guān)系研究尚未見公開報(bào)導(dǎo)。本文通過熱壓縮實(shí)驗(yàn)獲得了2195鋁合金的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線來研究其高溫流變應(yīng)力行為，建立了能夠準(zhǔn)確描述該合金流變本構(gòu)模型，研究了其在不同條件下微觀組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并繪制了加工圖，為2195合金在高溫下的塑性成形工藝提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)所用材料2195鋁鋰合金由西南鋁提供。2195鋁鋰合金的名義成分如表1所示。

表1 2195鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)

鑄錠采用雙極均勻化熱處理工藝，均勻化工藝參數(shù)為440 ℃×16 h+490 ℃×20 h。線切割尺寸為?10 mm×H15 mm的試樣。經(jīng)均勻化后，微觀組織均勻，形成了等軸晶粒，圖1為均勻化后的金相組織。本文實(shí)驗(yàn)溫度為400，420，440，460，480和500 ℃。應(yīng)變速率為0.01，0.1，1和10 s-1，利用自身電阻進(jìn)行加熱，加熱速度為5 ℃/s，變形前保溫3 min。壓縮過程中在試樣兩端凹槽內(nèi)和壓頭上涂抹潤(rùn)滑劑，減小壓頭和試樣之間接觸摩擦力的影響。壓縮變形后水淬，從壓縮樣中部切開，變形過程中計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集載荷、位移、溫度等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 流變應(yīng)力

2195鋁鋰合金的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖2所示。由圖2可知， 2195鋁鋰合金的真應(yīng)力在變形初始階段隨變形程度的增加而升高，并迅速達(dá)到某一峰值，隨后隨著應(yīng)變量的增大，真應(yīng)力不再發(fā)生明顯變化，呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)流變的特征。應(yīng)變速率為0.01 s-1與應(yīng)變速率為0.1 s-1的合金溫度在400，420和440 ℃時(shí)出現(xiàn)較明顯的峰值，其余基本表現(xiàn)為達(dá)到峰值后應(yīng)力保持穩(wěn)態(tài)或略微下降后再保持穩(wěn)態(tài)。高溫?zé)嶙冃问羌庸び不c動(dòng)態(tài)軟化的過程，熱變形初期，隨壓縮的進(jìn)行，位錯(cuò)密度急劇增加，表現(xiàn)為加工硬化強(qiáng)于動(dòng)態(tài)軟化，因此流變應(yīng)力迅速增加。隨著熱變形的進(jìn)行，動(dòng)態(tài)軟化程度增加，與加工硬化過程相互抵消甚至超過加工硬化，從而應(yīng)力變化不明顯或略微有所下降，圖3為應(yīng)力峰值的變化曲線。從圖3可以看出，隨變形溫度的升高，峰值應(yīng)力逐漸下降。

圖1 2195鋁鋰合金均勻化后的金相組織

Fig 1 The initial ingot microstructure of 2195 alloy

圖2 2195鋁鋰合金的相同應(yīng)變速率不同溫度下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線

圖3 2195鋁鋰合金的應(yīng)力峰值曲線

Fig 3 The variation curves of 2195 alloy peak flow stress

2.2 本構(gòu)方程

材料在高溫塑性變形過程中的流變應(yīng)力常用式(1)表達(dá)[7]

(1)

(2)

在此基礎(chǔ)上，材料科學(xué)家利用熱模擬技術(shù)建立了一系列金屬高溫塑性變形流變應(yīng)力的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，典型的有Sah模型[8]、Zuzin-Browman模型[9]以及含有Z參數(shù)的函數(shù)模型等。本文將采用Z參數(shù)模型對(duì)2195鋁鋰合金的流變應(yīng)力行為進(jìn)行研究。

流變應(yīng)力與應(yīng)變速率的關(guān)系用如下指數(shù)函數(shù)式[10-11]：

低應(yīng)力水平時(shí)

(3)

高應(yīng)力水平時(shí)

(4)

整個(gè)應(yīng)力范圍

(5)

在上述的基礎(chǔ)上，Zener-Hollomon等在對(duì)鋼的流變應(yīng)力研究時(shí)，提出了溫度補(bǔ)償應(yīng)變速率因子，即Zener-Hollomon參數(shù)。因此，式(5)可用材料的溫度補(bǔ)償應(yīng)變速率因子Z參數(shù)來表示[12]如下

(6)

對(duì)式(6)進(jìn)行變形可得

(7)

根據(jù)雙曲正弦函數(shù)的定義，以及對(duì)上述式(7)變形可得

(8)

只要求出含有Z參數(shù)函數(shù)模型中的常數(shù)A、Q、α和n等，即可以根據(jù)公式對(duì)流變應(yīng)力的大小進(jìn)行計(jì)算，從而確定材料加工過程的必要參數(shù)，對(duì)后續(xù)的材料加工設(shè)備選取和加工參數(shù)制定提供一定的理論指導(dǎo)。

通過分析，就以Zener-Hollomon參數(shù)模型來建立2195鋁鋰合金高溫塑性變形的本構(gòu)方程。

由Z參數(shù)模型可知，2195鋁鋰合金的峰值應(yīng)力可以采用指數(shù)關(guān)系、冪指數(shù)關(guān)系以及雙曲正弦函數(shù)關(guān)系來表示[13-14]。表2為2195鋁鋰合金在不同變形條件下的峰值應(yīng)力。

在低應(yīng)力水平下，式3.5可近似的轉(zhuǎn)化為如下冪指數(shù)指數(shù)形式

(9)

在高應(yīng)力水平下，式(5)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦轮笖?shù)形式

(10)

對(duì)式(9)和(10)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)可得：

在低應(yīng)力水平下

(11)

在高應(yīng)力水平下

(12)

對(duì)所有應(yīng)力水平有

(13)

將兩種壓縮方式下的各個(gè)變形條件下的峰值應(yīng)力及相應(yīng)的應(yīng)變速率值代入上面三式，通過Origin導(dǎo)入數(shù)據(jù)繪制圖形，根據(jù)最小二乘法原理分別進(jìn)行一元線性回歸處理，從而得到流變應(yīng)力和應(yīng)變速率之間的3個(gè)線性關(guān)系曲線圖，如圖4所示，這3個(gè)圖形就是金屬熱加工過程中流變應(yīng)力與應(yīng)變速率的關(guān)系圖。

表2 2195鋁鋰合金在不同變形條件下的峰值

Table 2 The peak stress of 2195 alloy at different conditions

ε·/s-1T/℃ 0.010.1110σp/MPaσp/MPaσp/MPaσp/MPa400668811514742051709313744040608612846032527511648028456510250025396190

圖4 2195鋁合金等溫?zé)釅嚎s過程中的應(yīng)變速率與峰值應(yīng)力之間的關(guān)系曲線

Z=7.08×1012[sinh(0.01474σ)]4.4935

圖5 2195鋁合金等溫?zé)釅嚎s過程中的峰值應(yīng)力與變形溫度之間的關(guān)系曲線

Fig 5 Relationship between temperature and peak stress in the isothermal deformation of 2195 alloy

通過上述實(shí)驗(yàn)，獲得的2195鋁鋰合金圓柱樣的變形激活能為190.27 kJ/mol，高于純鋁的自擴(kuò)散激活能(165 kJ/mol)，與韓冬峰等[6]報(bào)道的2195鋁鋰合金的變形激活能(250.45 kJ/mol)相比偏低?？赡茉蛴幸韵聨讉€(gè)方面：(1) 本文所用升溫速率為5 ℃/s，而文獻(xiàn)所用升溫速率為1 ℃/s。升溫速率較高，材料在加熱過程中合金元素?cái)U(kuò)散時(shí)間較短，擴(kuò)散沒那么充分，而合金元素與位錯(cuò)的交互作用使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，因此本實(shí)驗(yàn)材料流變應(yīng)力降低；(2) 變形工藝參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)所用變形溫度的最低溫度為400 ℃，而文獻(xiàn)所用最低溫度為360 ℃。由上述計(jì)算可以看出變形溫度越高，材料變形所需的激活能越小，因此使得本文所獲得的激活能值較低。

圖6 2195鋁鋰合金lnZ-ln[sinh(ασ)]lnZ-ln[sinh(ασ)]的lnZ-ln[sinh(ασ)]關(guān)系曲線

Fig 6 Relationship between lnZ-ln[sinh(ασ)]lnZ-ln[sinh(ασ)]of 2195 alloy

2.3 顯微組織

在熱變形過程中，鋁合金內(nèi)部同時(shí)發(fā)生加工硬化和動(dòng)態(tài)軟化兩個(gè)過程，材料的高溫變形行為是其微觀變形機(jī)制及變形過程中組織結(jié)構(gòu)演變的宏觀反映。圖7為2195鋁鋰合金應(yīng)變速率為0.01 s-1，變形溫度為400，420，440，460，480和500 ℃時(shí)試樣的光學(xué)顯微組織。

圖7 應(yīng)變速率在0.01 s-1時(shí)2195鋁鋰合金等溫?zé)釅嚎s后不同變形溫度微觀組織

圖7(a)、(b)所示，在0.01 s-1的應(yīng)變速率，變形溫度分別為400和420 ℃的晶粒均保持拉長(zhǎng)纖帶狀形態(tài)，晶粒寬度減小，認(rèn)為2195鋁合金在這此條件下僅發(fā)生了回復(fù)。當(dāng)變形溫度升高到440與460 ℃時(shí)，部分晶界呈鋸齒狀，并伴隨著微小的等軸再結(jié)晶晶粒(圖7(c)、(d)畫圈區(qū)域內(nèi))，表明2195鋁鋰合金在在此狀態(tài)下開始發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。當(dāng)變形溫度升高到480與500 ℃時(shí)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征更加明顯，再結(jié)晶晶粒增大，數(shù)量明顯增多[12]。圖8為不同應(yīng)變速率下480 ℃時(shí)2195鋁鋰合金的顯微組織演變，可見壓縮樣在0.01，0.1和1 s-1應(yīng)變速率下變形時(shí)，晶界出現(xiàn)了等軸狀的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶小晶粒(如圖8(b)畫圈區(qū)域內(nèi))，說明2195鋁鋰合金圓柱樣在480 ℃時(shí)低應(yīng)變速率下發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，高應(yīng)變速率(10 s-1)下無動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，與Z參數(shù)對(duì)比，隨著應(yīng)變速率的降低，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒數(shù)目以及尺寸都逐漸增大。

圖8 變形溫度在480 ℃時(shí)2195鋁合金等溫?zé)釅嚎s后不同應(yīng)變速率的微觀組織

2.4 熱加工圖

加工圖為金屬材料加工工藝設(shè)計(jì)的一種必要手段，用來評(píng)價(jià)材料加工性能優(yōu)劣。圖9為2195鋁鋰合金分別在0.3，0.5，0.7下的加工圖。

圖9 真應(yīng)變分別為0.3時(shí)的功率耗散圖、失穩(wěn)圖、加工圖及0.5與0.7時(shí)的加工圖

Fig 9 The power dissipation, instability and processing map at strain of 0.3, processing map at stain of 0.5 and 0.7 of 2195 alloy

通過加工圖可以分析材料不同變形條件下的變形特點(diǎn)，并獲得 “安全加工”以及“非安全加工”的區(qū)域，優(yōu)化工藝參數(shù)，避免缺陷的產(chǎn)生。加工圖的建立過程中，應(yīng)變速率敏感因子m、功率耗散系數(shù)η以及失穩(wěn)系數(shù)ξ是加工圖建立所需的重要參數(shù)，通過η與應(yīng)變速率與變形溫度關(guān)系做出功率耗散圖，通過ξ與應(yīng)變速率與變形溫度關(guān)系做出失穩(wěn)圖。而功率耗散因子和失穩(wěn)判據(jù)都是由應(yīng)變速率敏感因子m決定的，因此建立熱加工圖中關(guān)鍵參數(shù)為應(yīng)變速率敏感因子m[16-19]。

從圖9可以看出，加工圖隨著真應(yīng)變的增加，安全加工區(qū)域逐漸減少，流變失穩(wěn)區(qū)逐漸增大，但是基本不存在流變失穩(wěn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩庸^(qū)的現(xiàn)象，因此我們可以把真應(yīng)變?yōu)?.7的加工圖作為整體熱加工圖。從圖可以看出試樣的安全加工區(qū)域?yàn)閼?yīng)變速率在0.01～0.2 s-1之間，溫度在400～430 ℃之間的傾斜河流條狀區(qū)域與442～473 ℃之間橢圓區(qū)域；以及應(yīng)變速率在0.01～0.3 s-1之間，溫度在477～500 ℃之間類三角形的區(qū)域。

2195鋁鋰合金圓柱體單向壓縮的整體加工圖中的安全區(qū)域和流變失穩(wěn)取的微觀組織如圖10所示。圖10(a)、(c)為拉長(zhǎng)的纖維狀組織，晶粒表面粗糙，有細(xì)小空洞等現(xiàn)象，屬于失穩(wěn)態(tài)特征組織，且樣品的功率耗散系數(shù)都低于27%。圖10(b)、(d)中安全區(qū)域內(nèi)的微觀組織具有明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。雖然圖10(b)、(d)顯示的樣品的微觀組織也呈拉長(zhǎng)的變形晶粒，但是同時(shí)沿拉長(zhǎng)晶粒晶界處明顯出現(xiàn)了微小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶小晶粒，且樣品的功率耗散系數(shù)為均大于31%。整體來看，安全區(qū)域的功率耗散系數(shù)都比流變失穩(wěn)區(qū)的耗散系數(shù)大。這是因?yàn)楣β屎纳⑾禂?shù)的大小反映顯微組織改變所用功率與輸入總功率的比值，其值越大，說明顯微組織越容易改變，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

圖10 不同變形條件下流變失穩(wěn)和安全區(qū)域中的微觀組織照片

3 結(jié) 論

(1) 2195鋁鋰合金真應(yīng)力-應(yīng)變曲線表明，流變應(yīng)力隨變形溫度的降低、應(yīng)變速率的增加而提高，在達(dá)到峰值應(yīng)力后，材料由加工硬化階段進(jìn)入穩(wěn)態(tài)變形階段，高溫軟化機(jī)制有動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

(2) 采用Zener-Hollomon參數(shù)的雙曲正弦函數(shù)來描述2195鋁合金高溫流變應(yīng)力，A=7.08018×1012s-1、α=0.01473、n1=5.42929，Q=190.27 kJ/mol。

(3) 2195鋁鋰合金在熱變形過程中的金相分析表明，在420 ℃以下呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)特征，在440 ℃以上以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主要特征；應(yīng)變速率低于1 s-1時(shí)才有明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，且應(yīng)變速率越低，溫度越高，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶越明顯。

(4) 2195鋁鋰合金安全加工區(qū)域?yàn)閼?yīng)變速率在0.01～0.2 s-1之間，溫度在400～430 ℃之間的傾斜河流條狀區(qū)域與442～473 ℃之間橢圓區(qū)域；以及應(yīng)變速率在0.01～0.3 s-1之間，溫度在477～500 ℃之間類三角形的區(qū)域。

[1] Chen Jian. Al-Li alloy properties and its applied research on the aircraft [J]. Civil Aircraft Design and Research, 2010, (1): 39-41.

陳 建. 鋁鋰合金的性能特點(diǎn)及其在飛機(jī)中的應(yīng)用研究[J]. 民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究, 2010，(1): 39-41.

[2] Huo Hongqing, Hao Weixin, Geng Guihon, et al. Development of the new aerocraft material—aluminum-lithium alloy[J]. Vacuum and Cryogenics, 2005, 11(2): 63-69.

霍紅慶, 郝維新, 耿桂宏, 等. 航天輕型結(jié)構(gòu)材料—鋁鋰合金的發(fā)展[J]. 真空與低溫, 2005, 11(2): 63-69.

[3] Jata K V, Hopkins A K, Rioja R J. The anisotropy and texture of Al-Li alloys[J].Materials Science Forum, 1996, 217: 647-652.

[4] Kim N J, Lee E W. Effect of T1 precipitate on the anisotropy of Al-Cu-Li alloy 2090[J]. Acta Metallurgicaet Materialia, 1993, 41(3): 941-948.

[5] Jata K V, Panchanadeeswaran S, Vasudevan A K. Evolution of texture, micro structure and mechanical property anisotropy in an Al-Li-Cu alloy[J]. Materials Science and Engineering: A, 1998, 257(1): 37-46.

[6] Han Dongfeng, Zheng Ziqiao, Jiang Na, et al. Flow stress of high-strength weldable 2195 aluminium-lithium alloy during hot compression deformation[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2005, 14(12): 2090-2095.

韓冬峰, 鄭子樵, 蔣 吶, 等. 高強(qiáng)可焊2195鋁-鋰合金熱壓縮變形的流變應(yīng)力[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2005, 14(12): 2090-2095.

[7] Luton M J, Sellars C M. Dynamic recrystallization in nickel and nickel-iron alloys during high temperature deformation[J]. Acta Metallurgica, 1969, 17(8): 1033-1043.

[8] Zeng Yu. Study on microstructure and properties of ultra-high strength Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy [D]. Changsha: Central South University, 2004.

曾 渝. 超高強(qiáng) Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金組織與性能研究[D]. 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué), 2004.

[9] Franck R E, Hawk J A.Effect of very high temperatures on the mechanical properties of Al-Fe-V-Si alloy[J]. Scripta Metallurgica, 1989, 23(1): 113-118.

[10] Medina S F, Hernandez C A. General expression of the Zener-Hollomon parameter as a function of the chemical composition of low alloy and microalloyed steels[J]. Acta Materialia, 1996, 44(1): 137-148.

[11] Zhou M, Clode M P. Constitutive equations for modelling flow softening due to dynamic recovery and heat generation during plastic deformation[J]. Mechanics of Materials, 1998, 27(2): 63-76.

[12] Khan A S, Huang S. Experimental and theoretical study of mechanical behavior of 1100 aluminum in the strain rate range 10-5-104s-1[J]. International Journal of Plasticity, 1992, 8(4): 397-424.

[13] McQueen H J. Substructural influence in the hot rolling of Al alloys[J]. JOM, 1998, 50(6): 28-33.

[14] Spigarelli S,Evangelista E, McQueen H J. Study of hot workability of a heat treated AA6082 aluminum alloy[J]. Scripta Materialia, 2003, 49(2): 179-183.

[15] Li H,Li Z,Song M,et al.Hot deformation behavior and microstructural evolution of Ag-containing 2519 aluminum alloy[J]. Materials & Design,2010,31(4):2171-2176.

[16] Zeng Weidong, Zhou Yigang, Zhou Jun, et al. Recent development of processing maptheory[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2006, 35(5): 673-677.

曾衛(wèi)東, 周義剛, 周 軍, 等. 加工圖理論研究進(jìn)展[J]. 稀有金屬材料與工程, 2006, 35(5): 673-677.

[17] Tang Wei. The appliance research in the shapping-performance of 5A90 Al-Li alloy sheet[D].Taiyuan： North University of China, 2009.

湯 煒. 5A90鋁鋰合金薄板成形工藝研究[D]. 太原：中北大學(xué), 2009.

[18] Korla R, Chokshi A H. Strain-rate sensitivity and microstructural evolution in a Mg-Al-Zn alloy[J]. Scripta Materialia, 2010, 63(9): 913-916.

[19] Li Chenglu, Pan Qinglin, Liu Xiaoyan, et al. Hot compression deformation and processing maps of 2124 aluminum alloy[J].Journal of Materials Engineering, 2010，(4):10-14.

李成侶, 潘清林, 劉曉艷, 等. 2124鋁合金的熱壓縮變形和加工圖[J]. 材料工程, 2010，(4): 10-14.

Hot deformation behavior of AA2195 alloy during isothermal compression at elevated temperature

DENG Zanhui1，LI Shiqing1，WU Yang1，WANG Bin2，ZHANG Zhiqing1，HUANG Guangjie1

(1. College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China；2. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd,Chongqing 401326, China；3. Chongqing Xipeng Aluminum Industrial Park, Chongqing 401326,China)

The hot deformation behavior of 2195 aluminium-lithium alloy during hot compression deformation was studied with the temperature range from 400 to 500 ℃, and the strain rate range from 0. 001 to 10 s-1by isothermal compression test at Gleeble-3500 thermal mechanical simulator. The microstructure evolution of samples were characterized using the optical microscopy (OM). Processing maps at various strain for 2195 alloy were developed using dynamic materials model (DMM) theory. The results show that the flow stress affected by temperature and strain rate, it decreases with increasing temperature, increases with increasing strain rate. The flow stress of 2195 alloy during high temperature deformation can be expressed by a Zener-Hollomon parameter. The values ofA, a andn1in the analytical expressions of flow stress (σ) are fitted to be 7.08018×1012s1, 0.01473 and 5.42929. The hot deformation activation energy of 2195 alloy during hot deformation is 190.27 kJ/mol. The optimum hog-working condition for AA2195 aluminum alloy is determined to be in the temperature range of 400-430 ℃, 442-475 ℃ under strain rates of 0.01-0.2 s-1and 477-500 ℃ under strain rates of 0.01-0.3 s-1.

AA2195 aluminum-lithium alloy; heat deformation; constitutive equations; microstructure; processing map

1001-9731(2016)11-11061-07

國(guó)家高技術(shù)研究和發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2013AA032401)

2015-09-13

2016-04-08 通訊作者：張志清，E-mail: zqzhang@cqu.edu.cn

鄧贊輝 (1989-)，男，湖南邵陽人，在讀碩士，師承張志清副教授，從事鋁合金研究。

TG146.21

A

10.3969/j.issn.1001-9731.2016.11.012