固溶过程中升温速率及淬火速率对7075铝合金板材的组织及性能的影响

发布时间：2017-07-26 10:19

  本文关键词：固溶过程中升温速率及淬火速率对7075铝合金板材的组织及性能的影响

  更多相关文章： 7075铝合金 升温速率 淬火介质 再结晶 析出相

【摘要】：航空航天用7000系铝合金是可热处理强化铝合金,与传统的2000系和Al-Li铝合金相比,具有较好的综合力学性能和耐蚀性。作为高强铝合金,在航空航天以及交通运输等领域都有广泛应用,是极为重要的高强轻质结构零部件材料。在已开发的7000系铝合金的基础上改进现有的热处理工艺来提高铝合金的综合性能是目前最经济、实用的方法。本文采用西南铝业公司生产的3mm厚的7075铝合金板材(成分为Al-5.40Zn-2.20Mg-1.38Cu-0.16Cr-0.08Mn-0.03Ti-0.26Fe-0.11Si)作为研究对象,按照固溶淬火、人工时效的工艺流程进行热处理。对固溶升温速率采用200oC/h的固溶升温过程进行了研究,对采用不同固溶升温速率的固溶处理的组织和性能进行了比较,对淬火介质分别采用室温水、沸水以及静止空气的淬火处理进行了研究,并利用热电偶记录仪、电导率仪、金相显微镜(OM)、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等分析测试技术对热处理后的7075铝合金板材的微观组织演变及力学性能进行了详细的分析与讨论。实验结果表明,在固溶升温阶段,采用200oC/h的升温速率进行升温,随着温度的升高,冷轧的7075铝合金板材中可溶析出相逐渐溶进铝基体,电导率值逐渐减小;在400oC~450oC之间,硬度值由于可溶析出相大量溶解产生固溶强化的作用而显著增大。在固溶升温过程,样品发生了再结晶,但是由于弥散相以及析出相对晶界迁移的阻碍作用使得晶粒组织多为拉长的再结晶晶粒组织,仅在三叉晶界处存在少量的等轴晶粒组织。在升温过程,当温度低于450oC时,随着温度的升高,小角度晶界的比例逐渐增加,大角度晶界的比例逐渐减少,织构强度亦逐渐增大;当温度高于450oC时,随着温度的升高,小角度晶界的比例逐渐减小而大角度晶界的比例逐渐增加,织构强度亦逐渐减小。TEM结果表明,在固溶升温阶段,随着温度的升高,位错等缺陷逐渐减少,当温度升高至固溶线温度以上时,可溶析出相开始溶于铝基体,在475oC保温30min后样品中仅剩下含铁连续相、弥散相等粗大的不可溶相。在以不同固溶升温速率进行固溶处理的研究中,随着升温速率的增大,固溶淬火后的样品中被拉长的晶粒组织逐渐被细小、等轴的晶粒取代。其中,以50oC/h升温速率进行固溶处理的样品中主要是被拉长的晶粒组织,以20484oC/h升温速率进行固溶处理的样品中被拉长的晶粒组织少,大部分为近似等轴的再结晶晶粒。随着升温速率的增大,{001}100立方织构的强度逐渐减小,小角度晶界的比例逐渐减小,大角度晶界的比例逐渐增大。对于7075铝合金3mm厚的板材,室温水、沸水以及静止空气等淬火介质对应的淬火冷却速率分别为270oC/s、30oC/s、0.5oC/s。由于室温水淬火冷却速率大于临界冷却速率,过饱和固溶体在淬火冷却过程几乎没有发生分解,获得的过饱和度最大,电导率值最小;沸水淬火冷却速率小于临界冷却速率,过饱和固溶体只在冷却过程较小的温度区间发生分解,因此在晶内和晶界析出少量的、细小的析出相;而静止空气的淬火冷却速率远小于临界冷却速率,大量过饱和固溶体在淬火冷却过程发生分解,在晶内和晶界上析出大量的析出相,同时在晶界存在较宽的晶界无析出带,电导率值最大。室温水淬的样品由于具有最大的过饱和度,在进行人工时效处理时,析出许多细小弥散的析出强化相,所以具有最高的抗拉强度,而采用静止空气淬火的样品过饱和度最低,所以在人工时效后的抗拉强度最小。
【关键词】：7075铝合金 升温速率 淬火介质 再结晶 析出相
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V252.2
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 引言9-11
• 1.2 7000系铝合金的强化11-12
• 1.3 7000系铝合金的热处理12-15
• 1.4 固溶热处理的发展及现状15-16
• 1.5 7000系铝合金的淬火敏感性及研究现状16-20
• 1.6 研究内容及意义20-22
• 2 实验材料及方法22-27
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验过程及研究方法22-24
• 2.2.1 200oC升温速率固溶处理22-23
• 2.2.2 不同固溶升温速率的固溶处理23
• 2.2.3 不同淬火介质淬火处理23-24
• 2.3 分析测试方法24-27
• 2.3.1 电导率（EC）测试24
• 2.3.2 扫描电子显微（SEM）分析24
• 2.3.3 电子背散射衍射（EBSD）分析24-25
• 2.3.4 温度曲线25
• 2.3.5 力学性能测试25-26
• 2.3.6 金相显微分析26
• 2.3.7 透射电子显微镜（TEM）分析26-27
• 3 慢速升温速率的固溶处理27-40
• 3.1 热分析（DSC）27-28
• 3.2 不同状态下的性能分析28-30
• 3.2.1 淬火后的电导率和硬度28-29
• 3.2.2 人工时效后的硬度29-30
• 3.3 微观组织分析30-38
• 3.3.1 扫描电子显微镜（BSE）分析30-31
• 3.3.2 升温过程不同温度下微观组织分析31-34
• 3.3.3 升温过程不同温度下样品的取向差分析34-36
• 3.3.4 透射电子显微镜（TEM）分析36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 不同固溶升温速率的固溶处理40-48
• 4.1 到温放样升温速率测定40-41
• 4.2 微观组织分析41-45
• 4.2.1 不同升温速率的晶粒组织41-43
• 4.2.2 不同升温速率条件下的取向差分析43-45
• 4.3 室温水淬后的性能45-46
• 4.4 人工时效后的硬度46
• 4.5 本章小结46-48
• 5 不同淬火速率淬火研究48-58
• 5.1 淬火冷却曲线48-49
• 5.2 显微组织分析49-52
• 5.2.1 SEM分析49-51
• 5.2.2 金相组织分析51-52
• 5.3 不同淬火介质的样品性能测试52-56
• 5.3.1 电导率及硬度52-54
• 5.3.2 室温拉伸54-56
• 5.4 本章小结56-58
• 6 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 田哲;易丹青;刘会群;王斌;涂晓萱;江勇;唐聪;;固溶处理对Al-5.8Cu-0.6Mg-0.6Ag-0.3Nd合金组织和力学性能的影响[J];中国有色金属学报;2015年09期

2 T.Ram Prabhu;;An Overview of High-Performance Aircraft Structural Al Alloy-AA7085[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2015年07期

3 郝瑞文;翟建科;吴挺;;探讨高强铝合金热处理技术[J];科技与企业;2014年11期

4 刘文义;梁御阳;张志清;黄光杰;;单级和双级固溶热处理对AA7085合金性能的影响[J];热加工工艺;2013年12期

5 刘胜胆;李承波;欧阳惠;邓运来;张新明;刘星兴;;超高强7000系铝合金的淬火敏感性[J];中国有色金属学报;2013年04期

6 曹景竹;王祝堂;;铝合金在航空航天器中的应用(1)[J];轻合金加工技术;2013年02期

7 陈送义;陈康华;彭国胜;方华婵;;固溶温度对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金组织与应力腐蚀的影响[J];粉末冶金材料科学与工程;2010年05期

8 肖代红;陈康华;罗伟红;;固溶热处理对AA7085铝合金组织与性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2010年03期

9 刘吉东;曹志强;张红亮;李廷举;王家淳;;7050铝合金均匀化工艺的确定[J];机械工程材料;2009年08期

10 任建平;宋仁国;陈小明;李杰;;7xxx系铝合金热处理工艺的研究现状及进展[J];热加工工艺;2009年06期

，

本文编号：575906