摘要
铝合金具有高强高韧、耐容损、易回收等优点，在机械制造、交通、航空等得到广泛应用。铝合金在塑性变形过程中，极易产生锯齿形塑性失稳现象，即Portevin-LeChatelier(PLC)效应。PLC效应表现为时域的应力锯齿状波动和空域的应变局域化，极大地影响零件表面质量和使用性能，应予以抑制或者消除。研究表明电辅助成形可有效降低材料变形抗力，提高其成形性能。本文以5086铝合金板材为实验材料，进行了不同条件下的单轴拉伸试验，确定了抑制PLC效应的电流密度阈值范围;对试样进行显微硬度、EDS、透射(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)试验分析，通过与加热拉伸试验对比，研究了电流对5086铝合金PLC效应的影响及其机理;构建了基于电流密度的5086铝合金电塑性本构方程。主要研究内容及结论如下: 开展了不同应变速率、电辅助和恒温下的单轴拉伸试验，通过比较真应力-应变曲线锯齿类型改变和PLC效应的宏观特征量变化，发现随着电流密度的增大，试样流动应力降低，伸长率有所增加，PLC效应先得到加强，最后消除。脉冲电流抑制PLC效应的电流密度阈值范围为7.46A/mm2～8.09A/mm2。直流电消除PLC效应的电流密度阈值为9.07A/mm2。结合扩散系数分析，得出脉冲电流对PLC效应的抑制作用较直流电明显。随着电流密度的增加，温度导致的扩散系数在塑性变形开始时差距较小，而阈值参数下PLC效应受到抑制，说明电流促进了溶质原子的扩散，电流的非热效应是5086铝合金PLC效应消除的重要原因。 开展了加热炉模拟阈值脉冲电温度上升趋势的5086铝合金板材加热拉伸试验。发现加热拉伸时曲线仍表现为连续的锯齿形波动，更加直观的说明导致PLC效应消失的重要原因是电流的非热效应。TEM和EBSD微观表征发现随着电流密度的增大，位错密度逐渐提高，滑移方式由平面滑移转变为交滑移。无脉冲电流时位错在析出相附近塞积且不易切割析出相，电脉冲加载下位错能够切割析出相，说明电脉冲促进了位错的运动。KAM结果表明电流能够使位错运动更加均匀。 研究了5086铝合金的电塑性流变行为，基于Johnson-Cook本构方程，利用Arrhenius型指数表达式，加入修正参数s，构建了5086铝合金的温度影响本构方程。在此基础上，构建了基于电流密度的铝合金电塑性本构，以表征电流作用下5086铝合金的流变行为，曲线拟合效果良好。
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