熨压加工表面纳米晶和织构形成机理及其对表面完整性的影响

熨压是一种可以全面改善构件表面完整性的极具发展前景的表面塑性精密加工工艺。本项目拟对铝合金熨压加工表面同时存在纳米晶和织构的特殊现象进行微纳观形成机理及其对表面完整性影响机理研究。首先研究不同熨压变形时熨压表面及不同深度亚表面层微纳米结构（晶粒大小及形态）特征，表面织构特征（织构类型,晶系旋转，织构组分变化），亚结构（位错胞，剪切带）和晶界（如取向差分布频率，特殊晶界比例）特征，分析演变过程和机制；然后通过熨压参数对织构和晶粒大小的影响规律研究，分别控制织构形态（织构类型、织构组分变化等）和表面晶粒大小和形态，研究织构形态和纳米晶耦合作用机制；进而研究熨压加工表面、亚表面微纳米组织结构（如纳米晶、织构类型、特殊晶界比例等形态）对其表面完整性（如残余应力梯度，纳米硬度等）的影响规律及机理。本项目的研究可以为丰富表面纳米化机理、表面纳微观结构设计以及表面完整性优化设计提供重要的理论支持。

熨压是一种可以全面改善构件表面完整性的极具发展前景的表面塑性精密加工工艺。本项目研究了铝合金熨压加工表面同时存在纳米晶和织构的特殊现象进行微纳观形成机理及其对表面完整性影响。根据实验结果，提出了位错胞和层状组织的细化路径及第二相加速晶粒耦合作用的细化模型。在高层错能纳米铝晶粒中发现层错和亚纳米尺度晶粒中发现可动位错表明，在纳米结构材料的塑性有望提高。晶粒细化时，在亚宏观层面(XRD尺度)上会弱化织构，而在微观织构层面(TEM和EBSD尺度)出现织构的梯度变化。熨压时LY12铝合金表面层发生剪切作用，导致剪切织构形成，降低了其他轧制织构黄铜织构，铜织构和S织构含量，在表面层织构总体弱化。应变和应变速率均对织构的演化有影响。此外，出现的强织构的层状组织对于材料的宏观性能具有重要意义。熨压可显著改善铝合金的耐腐蚀性，其主要原因包括晶粒细化，界面的增加，有利于形成更致密和更厚的钝化膜；改变钝化膜半导体类似；生成耐蚀的特殊晶界(如Σ3晶界)。但耐腐蚀性的提高与表面织构的变化相关性不大。建立模拟残余应力分布的有限元模型，与实验结果相符。该模型可研究不同工艺参数(熨压深度，进给量和摩擦系数等)对残余应力的影响。本项目的研究可以为丰富表面纳米化机理、表面纳微观结构设计以及表面完整性优化设计提供重要的理论支持。