铝合金高温变形软化机制的研究

高温变形或热加工指的是变形温度高于金属再结晶温度的加工。热加工可分为金属铸造、焊接和金属热处理等工艺。在不同的变形条件下，在高温变形过程中不仅存在着金属的流动，而且还伴随着组织的变化。

一直以来，按照层错能的高低可将金属与合金分为两类:即动态回复型和动态再结晶型。由于热加工的温度很高，金属的变形和回复同时发生，即加工硬化和软化两个相反的过程同时进行。在热变形时，由加热温度和外力共同作用下而发生的回复过程称为“动态回复”。金属原子在回复过程中通过热激活，空位扩散、位错运动(滑移、攀移)相消和位错发生了重排形成胞状组织，其组织的大小和胞壁的清晰程度与金属的层错能和变形热力学条件有着密切的关系。从动态回复的应力应变曲线可以知道，变形初期，应力随应变的增大而增大，但增大的速率越来越小;随应变的增大，开始出现均匀的塑性变形并伴有加工硬化的发生，最终达到稳态。在加热温度固定时，应变速率越大，稳态应变和应力也就越大;在应变速率一定时，加热温度越高，流变应力就越小。

在热变形过程中，存在大量的位错塞积，导致能量增大，会生成新的晶粒，因而就发生了动态再结晶。其特点为:要达到临界变形量和较高的形变温度下才会发生;多在晶界及亚晶界处形核;需要一定的孕育期;所需的时间会随温度升高而减少。从其应力一应变曲线可以得出，在应变速率较大的情况下，应力会随着应变的不断增大而增大，至顶峰后下降，最后达到稳定状态。峰值加工硬化起主要作用，只是部分发生了动态再结晶。形变量的增加使位错密度不断的增大，加快再结晶的速度，增强了软化作用。当软化作用大于加工硬化作用占主导地位时，曲线开始下降，在二者达到动态平衡时，曲线上表现为稳定的直线。在应变速率较低的条件下，在进入稳定期时，曲线呈现波浪状态，由于位错密度增速小，需加工硬化后才能再次形核，动态再结晶和加工硬化作用的交替进行才使得波浪形态的出现[[37-40]。根据流变应力的曲线特征可以作为判断哪种软化机制发生的简单依据。图1.4给出了在理想动态回复和动态再结晶发生时的流变应力曲线。

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