图 1-1 国产 C919 大飞机材料图

1。2。2 研究背景

北京航空材料研究所于 1991 年开始着手研究 7A55 超高强铝合金，经过不断探 索，掌握了半连续铸造法以试制出静强度可以高于 700MPa 该合金，强度及塑性均 比 7055 有所提高，使其成为目前国内唯一公开的超高强铝合金[6]。同时，东北大学 等单位对 7A55 超高强铝合金采用低频电磁半连续铸造，目前已开发出具有独立知识 产权的铸造技术[6]。

国内技术水平虽然在不断提升，但是基本上都是模仿国外的技术，总体基础比 较薄弱，我国自己研发的铝合金存在牌号极少，规格有限等不足之处，缺乏自主技 术水平创新，在具体细节方面还是缺乏较为系统的研究。因此，目前对于大尺寸铸 锭的生产和大规模批量生产仍然存在很多关键技术难点。

在初始晶粒度对 7A55 高强铝合金的热变形行为的影响的研究方面，陈军洲[22] 等人对 AA 7055 铝合金热处理状态板材的晶粒度，再结晶程度以及力学性能进行了 一定程度的研究，研究指出，板材的表层动态再结晶程度高于心层，从而在一定程 度上降低了表层的耐腐蚀性能和强度。作为一种轻质高强高韧的航空材料，迄今为 止有关 7A55 铝合金研究主要集中在优化合金成分、改善合金组织结构、热处理工 艺、铸造技术、热加工和力学性能方面，除此之外，针对初始晶粒度和 7A55 铝合金 热变形行为之间的研究未见报道。因此，对 7A55 铝合金在初始晶粒度和 7A55 铝合 金热变形行为之间规律进行研究可以为 7A55 超高强铝合金热加工艺的精确控制提 供理论方面的指导。

1。3 铝合金的热变形行为

材料在再结晶温度以上进行的加工被称为热加工，材料在高温变形时，同时存 在加工硬化与动态软化两种机制。加工硬化机制是在外力作用下，材料内部位错相 互交错导致至错密度增加产生的。铝合金动态软化机制是在外力和温度的共同作用 下产生的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)[7-8]。图 1-2 为典型的动态回复曲线与典 型的动态再结晶曲线。

图 1-2 典型的动态回复曲线与典型的动态再结晶曲线文献综述

(a）动态回复曲线 （b）动态再结晶曲线 1-连续动态再结晶 2-非连续动态再结晶

1。3。1 动态回复

热加工时因为温度很高，金属在热变形的同时会发生回复过程，在发生加工硬化 的同时也会产生动态软化。热变形时由于温度和外力联合作用，从而发生的回复过 程被统称为“动态回复”。层错能高的金属扩展为错很窄，螺型位错交滑移和刃型 位错攀移较易进行，易与异号位错抵消，所以其热加工变形过程更易发生动态回复。 如图 1-2(a)所示，在塑性变形过程中，金属的流变应力随应变的增大而增大，原因是 存在加工硬化机制[7-8]。当变形温度较低时，动态回复主要是位错的交滑移过程，效 果不是很明显。随着应变的增加，应力-应变曲线上出现流变应力不随应变而变化， 叫做稳态应变。稳态应变阶段前，材料的回复速度低于加工硬化速度，随着应变的 增加，材料的位错密度增加，亚晶发展，材料剩余储能不足引起动态再结晶，主要 是动态回复在这个过程中起到软化作用。在稳态流变阶段中，晶粒仍然随流变方向 伸长，但是位错密度保持不变，回复所形成的亚晶尺寸大体保持不变，动态回复软 化效果与位错增加的硬化效果达到动态平衡，在曲线后半部分以稳态流变状态表现 出来。在动态回复引起的稳态流变过程中，晶粒整体沿着变形方向伸长，内部亚晶 保持等轴状，尺寸不变，平均去相差不变，是一种无应变结构。由于亚晶界面张力 以及位错密度增加，晶界会发生局部牵动，在稳态阶段，晶界也会变成锯齿状。