当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

基于高压扭转变形的Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织及力学性能研究

发布时间:2018-04-15 04:30

  本文选题:Al-Zn-Mg-Cu合金 + 高压扭转 ; 参考:《合肥工业大学》2017年硕士论文


【摘要】:Al-Zn-Mg-Cu合金作为新一代的优质结构材料具有密度小、比强度高、韧性好、扩散性能好、热加工性能以及焊接性能优异等特点,被认为是最有可能替代钢、铁的有色金属材料。作为一种新型轻量化的优质结构材料,超高强Al-Zn-Mg-Cu合金在汽车工业、船舶工程、航空航天、国防军工以及核工业等领域得到高度重视和广泛应用,尤其在航空工业领域,Al-Zn-Mg-Cu合金的用量已成为衡量现代航空工业先进性的显著标志。本文结合Al-Zn-Mg-Cu合金的变形特点,采用限制型高压扭转模具,在不同工艺参数(变形温度、扭转圈数、加载压力)下对Al-Zn-Mg-Cu合金进行高压扭转实验。采用多种现代材料表征技术(OM、EBSD和XRD)和相关定量计算理论,对不同工艺参数下变形后的试样微观组织、亚结构(晶界特征及取向差)、晶粒取向、织构、微观应变、位错密度等展开了深入研究。结果表明:高压扭转变形对Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织影响明显,晶粒尺寸由21.7μm显著细化到0.72μm,大角度晶界比例、位错密度明显增加,织构特征减弱,材料的各向异性减弱,组织均匀性增强。Al-Zn-Mg-Cu系铝合金合金化程度高,微观组织中存在大量的多元合金相,其形态、尺寸和分布对合金的性能具有重要影响。本文采用SEM、EDS和XRD技术对变形后合金中多元合金相的相组成、形貌、数量和分布进行了深入研究,并对多元合金相回溶的微观机制进行了探讨。结果表明:变形温度和扭转圈数是影响多元合金相回溶的两个关键因素,并对合金的相组成产生影响;高压扭转变形过程中随着变形温度和扭转圈数的增加,合金中AlCu相消失,η(MgZn_2)和θ(Al_2Cu)所对应的衍射峰强度降低,合金变形后主要由α(Al)+η(MgZn_2)+θ(Al_2Cu)相组成。此外,对变形试样开展室温下力学性能测试,研究高压扭转变形工艺参数对Al-Zn-Mg-Cu合金抗拉强度和延伸率的影响规律,同时采用扫描电镜对试样断口进行扫描,对变形后合金的断口形貌、微观组织特征和断裂机制进行了深入分析。结果表明:高压扭转变形后Al-Zn-Mg-Cu合金的抗拉强度显著提升,其最高抗拉强度达到了716MPa,提升幅度达到22%,材料的延展性也得到了一定程度提升,延伸率最高达到了14.8%;Al-Zn-Mg-Cu合金高压扭转变形后,试样断口表面出现了大量等轴韧窝,韧窝基底弥散分布着一些第二相粒子,合金的断裂机制主要表现为微孔聚集型韧窝断裂以及粗大第二相开裂断裂。
[Abstract]:As a new generation of high quality structural materials, Al-Zn-Mg-Cu alloy is considered as the most likely non-ferrous metal material to replace steel and iron because of its low density, high specific strength, good toughness, good diffusibility, hot working property and excellent welding properties.As a new lightweight and high quality structural material, ultra-high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy has been highly valued and widely used in automotive industry, ship engineering, aerospace, national defense and nuclear industry.Especially in the field of aviation industry, the dosage of Al-Zn-Mg-Cu alloy has become a significant symbol to measure the advanced nature of modern aviation industry.Combined with the deformation characteristics of Al-Zn-Mg-Cu alloy, the high pressure torsion experiment of Al-Zn-Mg-Cu alloy was carried out under different process parameters (deformation temperature, torsion circle number, loading pressure) by using a limited high-pressure torsion die.The microstructure, substructure (grain boundary characteristics and orientation difference), grain orientation, texture, microstrain of the samples deformed under different technological parameters were studied by using modern material characterization techniques such as OMN EBSD and XRD and relevant quantitative calculation theory.The dislocation density has been studied deeply.The results show that the high pressure torsional deformation has an obvious effect on the microstructure of Al-Zn-Mg-Cu alloy, the grain size is refined from 21.7 渭 m to 0.72 渭 m, the large angle grain boundary ratio, the dislocation density, the texture characteristics and the anisotropy of the Al-Zn-Mg-Cu alloy are obviously increased.The alloying degree of Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloy is high, and there are a large number of multicomponent alloy phases in the microstructure. The morphology, size and distribution of Al-Zn-Mg-Cu alloy have an important effect on the properties of the alloy.In this paper, the phase composition, morphology, quantity and distribution of the multicomponent alloy phase in the deformed alloy were studied by means of SEM-EDS and XRD techniques, and the microcosmic mechanism of the phase re-dissolution of the multicomponent alloy was discussed.The results show that the deformation temperature and the number of torsion circles are the two key factors affecting the phase remelting of the multicomponent alloy, and the phase composition of the alloy is affected, and the deformation temperature and the number of torsion circles increase with the increase of the deformation temperature and the number of torsion circles during the high-pressure torsional deformation.The AlCu phase in the alloy disappears, and the diffraction peak intensity corresponding to 畏 -MgTiZn2) and 胃 -AlSn2Cu) decreases. After deformation, the alloy is mainly composed of 伪 -Al) 畏 -MgZn2) 胃 / Al2Cu2) phase.In addition, the mechanical properties of the specimens were tested at room temperature, and the influence of the process parameters of high-pressure torsion deformation on the tensile strength and elongation of the Al-Zn-Mg-Cu alloy was studied. At the same time, the fracture surface of the Al-Zn-Mg-Cu alloy was scanned by scanning electron microscope.The fracture morphology, microstructure and fracture mechanism of the deformed alloy were analyzed.The results show that the tensile strength of Al-Zn-Mg-Cu alloy increases remarkably after high pressure torsional deformation, the maximum tensile strength reaches 716 MPA, the lifting range is 22 and the ductility of the material is improved to a certain extent.After high pressure torsion deformation of Al-Zn-Mg-Cu alloy with the highest elongation, a large number of equiaxed dimples appeared on the fracture surface of the specimens, and some second phase particles were dispersed on the dimple substrate.The fracture mechanism of the alloy is mainly characterized by microporous aggregate dimple fracture and coarse second phase fracture.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG146.21

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘斌;汪明朴;雷前;段雨露;刘林贤;虞红春;;喷射沉积法制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的显微组织与性能[J];中国有色金属学报;2015年07期

2 刘满平;王俊;蒋婷慧;吴振杰;谢学锋;刘强;Hans J.ROVEN;;高压扭转大塑性变形Al-Mg铝合金中的层错和形变孪晶[J];中国有色金属学报;2014年06期

3 蒋婷慧;刘满平;谢学锋;王俊;吴振杰;刘强;Hans J.Roven;;高压扭转大塑性变形Al Mg合金中的晶界结构[J];材料研究学报;2014年05期

4 舒文祥;郭明星;侯陇刚;崔华;庄林忠;张济山;;Al-Zn-Mg-(Cu)合金抗应力腐蚀性能影响因素分析[J];材料导报;2013年13期

5 郭炜;王渠东;;大塑性变形制备超细晶复合材料的研究进展[J];锻压技术;2010年01期

6 魏颖娟;袁守谦;张兵;张西锋;;大塑性变形制备超细晶粒铝及铝合金材料[J];轻合金加工技术;2008年04期

7 孙洪军;杨兴玲;;超高强铝合金的发展[J];机械工程师;2007年09期

8 许晓嫦;刘志义;党朋;于文斌;宁爱林;;强塑性变形下Al-Cu合金不同析出相的回溶及性能变化[J];材料导报;2006年S2期

9 许晓嫦;刘志义;党朋;于文斌;宁爱林;;压缩变形对6063铝合金的变形特性和析出相粒子回溶的影响[J];材料热处理学报;2006年04期

10 王洪;付高峰;孙继红;李兴杰;姜澜;;超高强铝合金研究进展[J];材料导报;2006年02期

相关博士学位论文 前10条

1 钱陈豪;基于等径角挤扭的SiC-Al粉末微—纳结构和力—热性能[D];合肥工业大学;2015年

2 霍望图;高强7000系铝合金中析出相协助的有效晶粒细化及其成形性[D];北京科技大学;2015年

3 刘吉梓;Al-Zn-Mg-(Cu)合金时效中纳米析出相结构及演变规律研究[D];湖南大学;2014年

4 杨修波;Al-Zn-Mg(Cu)合金的热处理、微观结构与性能研究[D];湖南大学;2014年

5 陈旭;Al-Zn-Mg-Cu合金热处理工艺及组织性能研究[D];中南大学;2012年

6 郭舒;喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金凝固行为及热加工过程组织演变[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 张久文;铝合金高压扭转变形及其强化模型[D];大连理工大学;2011年

8 许晓嫦;强变形诱导铝合金析出相低温回溶现象及应用基础研究[D];中南大学;2008年

9 房大然;等通道转角挤压(ECAP)铝合金的力学性能和断裂行为[D];天津大学;2007年

10 樊喜刚;Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能和断裂行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

相关硕士学位论文 前9条

1 刘红丽;等径角挤压对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能的影响[D];合肥工业大学;2016年

2 宋健;高压扭转工艺对7A60超强铝合金的组织及力学性能影响[D];合肥工业大学;2015年

3 袁超;低温及表面强变形提高纯锆和纯铜强韧性的机理[D];燕山大学;2013年

4 黄文杰;强塑性变形诱导Al-4wt.%Cu合金析出相回溶及之后的时效行为研究[D];中南大学;2012年

5 梅飞强;基于合金化提高超高强铝合金强/韧性的研究[D];大连理工大学;2012年

6 黄荣海;AZ61镁合金薄板退火制度及其组织性能研究[D];东北大学;2010年

7 杨殿伟;热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金组织和性能影响[D];哈尔滨工业大学;2009年

8 王少华;高强铝合金电磁铸造及强韧化研究[D];大连理工大学;2009年

9 王一鑫;Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金快速凝固条件下微合金化及作用机理[D];哈尔滨工业大学;2008年



本文编号:1752545

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/1752545.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户eede9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com