1.2.1国外7xxx系铝合金的发展历程

1.2.2国内7xxx系铝合金的发展历程

1.3铝合金的热变形

1.3.1铝合金的热变形理论

铝合金板材必须要经过高温下塑性变形才能成型，所以热加工过程必不可少。材料的热变形参数有三个，分别为变形量、变形温度、应变速率，我们通常通过物理模拟的方法来探究热变形时显微组织演变的规律与机制和它的流变应力行为并由此确定相关变形参数。物理模拟是目前应用最广的金属塑性成形的模拟方法，它常常借助实验装置来模拟小型试样在热加工变形过程中的受热与受力情形，通过实验设备上再现实际生产，最后得到真应力-应变曲线图及其它实验数据。在实验中我们通常使用Gleeble系列试验机[9]。

1.3.2铝合金热变形机理

铝合金热变形行为中非常重要的研究内容是对高温变形机理的研究，通过对合金高温变形时显微组织演变的观察，从而确定不同热参数条件下的变形软化机制，最终为控制材料成型性能提供理论依据。合金高温变形的主要特点是应变硬化和动态软化同时发生，根据软化特点不同，我们将变形软化机制分为两种：动态回复机制和动态再结晶机制，下面分别作简单介绍。

(1)动态回复在高温变形过程中，一方面变形使位错密度变大，位错在运动过程中相互交割缠结，使变形抗力增大，合金发生了加工硬化；另一方面热变形的过程实则为热激活的过程，在热激活能的作用下，位错的可动性增强，螺型位错发生交滑移，刃型位错发生攀移，位错相互抵消和重排，并出现缠结位错的规整化及多边形化[10]，这一过程就称之为动态回复，起软化作用。高强铝合金属于高层错能合金且其扩展位错比较小，变形过程中位错的交滑移和攀移能充分进行，所以热变形时比较容易发生动态回复。图1-1a为动态回复时的真应力-真应变曲线，观察曲线可知[11]，当应变很小的时候，即使应变只增加一点点，应力却急剧增加，这一过程中位错密度迅猛增大，主要发生了加工硬化；随着应变的增加，应力-应变曲线继续上升只是斜率逐渐下降，这是因为在此过程中，合金中同时出现了加工硬化和动态回复，一边加工变形使位错密度增加，一边动态回复使位错密度减少，这样就抵消了部分加工硬化；应变继续增加，变形产生的加工硬化和动态回复产生的软化达到一个动态平衡[12]，应变增加而流变应力却不再随之变化，曲线基本保持水平。

图1-1a动态回复时的真应力-应变曲线 图1-1b不连续动态再结晶的真应力-应变曲线

(2)动态再结晶对于某些层错能较低的金属，动态再结晶成为其主要的软化机制。根据产生的机制不同，我们将动态再结晶分为三大类：不连续动态再结晶（DDRX）、连续动态再结晶(CDRX)和几何动态再结晶(GDRX)。

①不连续动态再结晶不连续动态再结晶是动态再结晶中的一种经典方式，主要是形核和长大两个过程，它的再结晶机制是通过晶界弓出方式形核和大角度晶界的迁移,这与冷变形金属的静态再结晶机制大致相同，但是动态再结晶具有反复形核、有限长大的特点。

不连续动态再结晶具有如图1-1b特点的应力-应变曲线[13]。应变速率的不同时，曲线也会有所差别。在热变形的初始阶段，位错迅速增多，同时变形抗力的急剧增大，出现了加工硬化现象，应力随着应变的增加而增大。变形过程继续进行，当变形量达到某临界值时，合金开始发生动态再结晶，此时可以看到应力曲线随应变的増加逐渐下降。当变形为低应变速率时，应力在达到峰值后出现软化波动，这是由于低应变速率，位错增殖较慢，再结晶的驱动力较小，加工硬化作用强于动态再结晶软化作用，使得应力-应变曲线上升，随着变形过程的进行，当位错密度足够大能够驱动再结晶时，它的软化作用便又使应力下降，于是曲线发生波动。当变形为高应变速率时，位错增殖所造成的加工硬化与动态再结晶造成的软化达到动态平衡，曲线表现为一条水平线。