学科专业：材料加工工程

论文题目：7050铝合金蠕变时效全过程形性协调机理研究

答 辩 人：雷超

指导教师：杨合 教授  李恒 教授

时 间：2018年11月29日 上午11: 00

地 点：西工大友谊校区公字楼322会议室

一、学位论文简介

高强铝合金整体壁板类构件是航空航天领域高端装备制造急需的关键构件，蠕变时效成形技术利用铝合金蠕变变形和时效强化特性，将材料成形过程和热处理过程同步进行，可望实现当前高性能构件成形成性一体化精确制造的目标，是亟待研究和发展的一种先进金属板材成形技术。然而，蠕变时效成形在复杂的热-力耦合场下进行，蠕变和时效之间存在强交互作用，表现为宏观变形、微观组织演变和材料性能变化之间相互影响，导致成形件难以同时获得精确的尺寸外形和优良的材料性能。为此，本文采用蠕变时效热模拟试验、微观组织观察、力学性能和耐蚀性能测试等试验方法，结合理论分析和数值建模，研究了不同因素影响下7050铝合金蠕变时效全过程中的形性演变规律，揭示了相应的形性协调机理，取得的主要创新与贡献如下：

（1）明确了蠕变时效形性协调对材料初始状态的依赖性。发现重固溶态合金在蠕变时效过程中生成的细小、均匀分布的晶内沉淀相有助于保持稳定的蠕变变形并获得较高的力学强度，粗化、不连续的晶界沉淀相有助于耐蚀性能的提高，重固溶态是在给定的热-力条件下最有利于实现蠕变时效形性协调的初始状态。

（2）揭示了复杂温度条件下蠕变时效形性协调机理。研究不同热-力加载顺序下的形性演变，发现先加力后加热顺序下的加热阶段相当于非等温蠕变时效过程，有助于蠕变积累和性能改善；在此基础上，提出了非等温蠕变时效方法，在获得与等温蠕变时效几乎相同成形成性效果的情况下，减少近一半的时间消耗。

（3）探明了复杂应力条件下蠕变时效形性协调机理。发现合金在较高的应力水平下蠕变时效时将发生蠕变损伤，应力越大，微孔洞的长大速率和尺寸越大，主要的蠕变断裂机制将从剪切转变为微孔聚集；发现合金在压缩方向的变形较大，造成拉-压不对称蠕变时效行为的根本原因是沉淀相和基体的错配。

（4）建立了考虑拉-压不对称的蠕变时效全过程统一本构模型。将沉淀相半径、沉淀相体积分数和位错密度作为微观组织内变量，描述了合金宏观变形、微观组织和力学性能之间的关系；通过引入沉淀相和基体错配导致的应变，使模型具有描述拉-压不对称蠕变时效行为的能力。

二、攻读博士学位期间以第一作者（或导师第一）发表的与学位论文相关的学术论文

1. C. Lei, H. Yang, H. Li, N. Shi, J. Fu, L.H. Zhan. Dependence of creep age formability on initial temper of an Al-Zn-Mg-Cu alloy. Chinese Journal of Aeronautics. 2016, 29(5): 1445–1454. (SCI: 000389533200027, IF: 1.614; 对应论文第三章)

2. C. Lei, H. Yang, H. Li, N. Shi, L.H. Zhan. Dependences of microstructures and properties on initial tempers of creep aged 7050 aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology. 2017, 239: 125–132. (SCI: 000385318300012, IF: 3.647; 对应论文第三章)

3. C. Lei, H. Li, G.W. Zheng, J. Fu. Thermal-mechanical loading sequences related creep aging behaviors of 7050 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2018, 731: 90–99. (SCI: 000415930900015, IF: 3.779; 对应论文第四章)

4. C. Lei, H. Li, J. Fu, T.J. Bian, G.W. Zheng. Non-isothermal creep aging behaviors of an Al-Zn-Mg-Cu alloy. Materials Characterization. 2018, 144: 431–439. (SCI: 000447477300044, IF: 2.892; 对应论文第四章)

5. C. Lei, H. Li, J. Fu, N. Shi, G.W. Zheng, T.J. Bian. Damage in creep aging process of an Al-Zn-Mg-Cu alloy: experiments and modeling. Metals. 2018, 8(4): 285. (SCI: 000434882800088, IF: 1.704; 对应论文第五章)