快速凝固7075铝合金挤压材的微观组织与力学性能及耐蚀性能研究

发布时间：2020-04-26 17:48

【摘要】：铝及铝合金是除了钢铁材料之外用量最多、应用范围最广泛的第二大类金属,其产量占有色合金的第一位。其中较常见的7075铝合金是一种强度高、密度低但耐蚀性较差的超硬铝合金,被广泛应用于航天航空、建筑、军事等领域。7075铝合金在服役过程中,尤其是在沿海环境中容易发生腐蚀,目前的研究主要集中于如何使合金提高强度的同时改善其耐腐蚀性能等方面。本文采用单辊熔体旋转冷却法对熔融的7075铝合金进行快速冷却,得到细晶7075铝合金带材。随后将细晶7075铝合金带材进行热挤压制备出铝合金棒材。通过差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜分析(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)分析、硬度测试、拉伸试验等测试手段,分别对快速凝固铝合金带材、甩带热挤压铝合金棒材、铸态热挤压铝合金棒材的显微组织、力学性能进行研究;对棒材的热处理工艺进行探索,通过电化学试验对热处理态铝合金挤压材的耐腐蚀性能进行研究,得到以下结论:(1)7075铝合金在真空状态下经过快速凝固处理后,形成了细晶合金薄带,得到的铝合金晶粒与铸态铝合金相比大幅细化。带材接触铜轮侧的晶粒细小均匀,远离铜轮形成的晶粒较铜轮侧粗大。由于快速凝固时冷却速度快,合金元素在铝基体中的溶解度增大,铝合金产生晶格畸变,晶格常数增大,晶格常数为4.05406?。快速凝固过程为非平衡凝固过程,快速凝固工艺使具有7075铸态铝合金择优取向的晶粒重新处于无序的取向分布状态,不具有择优取向。甩带7075铝合金的晶粒细小均匀,平均晶粒大小为4.4μm。(2)采用热挤压工艺将细晶7075铝合金带材加工成可以应用在结构零件上的棒材。随着热挤压温度的升高,棒材组织逐渐致密化,虽然晶粒有所粗化,但强度和塑性仍有所提升;在挤压比为16,挤压温度为500℃的条件下,热挤压棒材获得最优的力学性能,抗拉强度为517.1 MPa,断后伸长率为8.8%。甩带铝合金经过热挤压后与铸态热挤压相比,合金晶粒尺寸大幅细化,但晶粒更容易长大。无择优取向铝合金薄带在经过热挤压工艺后,沿挤压方向形成强烈的111丝织构,及少量的001丝织构,丝织构对铝合金强度有着积极的贡献。(3)在挤压比16,挤压温度为500℃条件下,甩带热挤压铝合金棒材的最佳热处理工艺为固溶480℃×0.5 h+时效120℃×24 h,此时甩带热挤压棒材料试样的硬度为194.89HV,抗拉强度为653.3 MPa,断后伸长率为6.3%。合金的自腐蚀电位E_(corr)为-0.733 V,腐蚀电流密度I_(corr)为6.17μA/cm~2。在此热处理工艺下,甩带铝合金能获得较铸态铝合金更优异的强度,以及优异的耐腐蚀性能。
【图文】：

工艺流程图,工艺流程,铝合金,工艺方法

第二章实验材料、仪器及测试方法2.1 实验材料及工艺方法2.1.1 7075 铝合金材料成分本研究中，，选用购自西南铝业(集团)有限责任公司的商用 7075 铝合金作为实验原料，利用光谱仪对铝合金进行成分测定，合金中各元素成分含量如表 2-1 所示。表 2-1 7075 铝合金化学成分，(质量分数，wt.%)Table 2-1 Chemical compositions of 7075 aluminum alloy (wt.%)元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Tiwt.% 0.12 0.48 1.94 0.06 2.22 0.26 5.92 0.142.1.2 工艺方法本研究中，对 7075 铝合金采用的工艺流程方法如图 2-1 所示。

真空,Ⅱ型,高纯氩,熔化物

第二章实验材料、仪器及测试方法表 2-2 真空甩带机主要的工艺参数Table 2-2 Main parameters of the vacuum melt spinning equipment项目参数型号 WK-Ⅱ熔化物料（g） 5-10 g铜轮表面线速度（m/s） 0-70 线性可调电源功率(kW) 35工作气体高纯氩 Ar 99.999%冷却方式水冷主要配置 SP-35 高频电源； FF160-620 分子泵；9#机械泵真空度（Pa） 9.9×10-5
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG146.21;TG379

【参考文献】