7075铝合金板材热轧过程中组织性能变化规律研究

发布时间：2019-08-04 14:44

【摘要】：7075铝合金作为有着高强度且可热处理的一种合金,因其优良的机械加工性能以及在加工成型,耐磨、抗腐蚀、抗氧化等方面也表现优异,得到广泛应用。在航空航天、建筑、汽车等诸多领域经常作为十分重要的结构性材料。7075铝合金多数的加工办法是轧制,但是7075铝合金强度很高,加工有一定的难度,因此对其轧制工艺及变形特性的研究有着重要的现实意义。本研究以7075铝合金的初始铸态和初始锻态坯料为原料,制定合理的多道次轧制工艺并进行实验,重点对不同初始状态的坯料以及不同的道次变形量对轧制后板材组织和性能的影响进行研讨,并研究轧制过程中7075铝合金的动态再结晶及轧制后板材的织构,以及不同热处理方案对板材性能的影响。主要研究内容和结果如下:对初始铸坯和初始锻坯分别在5%、11%、16%道次压下量下轧制,研究发现两种坯料的轧制后板材在轧制方向的各项力学性能参数均要好于轧制的横向,终轧后不同初始状态板材的在RD方向的力学性能接近,道次压下量越大,TD方向的力学性能越好。随着轧制的进行,在轧制方向晶粒逐渐向梭形变化,晶粒大小表现为明显的不均匀状态。板材的组织是形变组织和动态再结晶组织的混合组织。初始铸态在11%道次压下量的终轧后轧制方向的力学性能相对较好,屈服强度332MPa、抗拉强度376MPa、延伸率19%。初始锻态在16%道次压下量的终轧后轧制方向的力学性能相对较好,屈服强度333MPa、抗拉强度367MPa、延伸率16%。初始铸坯的7075铝合金在轧制后,板材组织更容易出现动态再结晶,轧制后组织织构主要集中在α以及β取向线上,并且在轧制的过程中,由垂直于RD的方向向垂直于ND的方向转变。T6热处理方案在对板材抗拉强度和屈服强度的提升方面有较好的作用,初始锻态16%道次压下量板材屈服强度581MPa、抗拉强度608MPa、延伸率14%。初始铸态板材在热处理后,晶粒取向由集中向分散转变,而初始锻态板材在热处理后没有太大变化。
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使得学者们对 Al-Zn-Mg 系合金再次关注。1970~1980 年代，美国的科研人员以 7075 合金为基础，因工业实际运用中抗应力腐蚀敏感性强的缺点，同时需要一些特殊的性能，通过对合金重元素的调整，研发出了多种新型合金，如 7178 合金、7070 合金、7175 合金、7475 合金等。接着 1975 年又发出高韧性的 7149-T73 合金。同时加拿大铝业公司（Alcan）也开发出具有高强度及较好的抗应力腐烛开裂性能的 7010 合金和 7012 合金[7-9]。在 1980 年代，以 7150 铝合金为基础，美国铝业公司成功研制出 7055 铝合金，在 1993 年获得专利，这一牌号的铝合金被称为王牌铝合金。与 7150 铝合金 T6 热处理状态比较，7055 铝合金 T77 热处理状态的材料强度高 10%，比 7075 铝合金T6 状态超过了 25%以上，并且综合性能好，目前 7055 铝合金 T77 热处理状态在波音 777 客机的机翼桁条、上翼蒙皮等部分都得到了应用[7,8,10,11]。在 1990 年代，美国、日本、英国等较发达的工业国家，采用喷射成形等前沿技术研发出了的含锌元素超过 8%的超高强铝合金材料，满足了交通运输业中对良好抗腐蚀性能、高强度的结构件的需求。

图 1-2 连续动态再结晶新晶粒的形成[35]在变形后的金属材料受热加工后，发生再结晶，再结晶形核的取向，成核晶粒的长大，对再结晶过程后的材料取向的分布有很大关系。铝板在较大压下量轧后，再加热从而发生再结晶，一般会出现立方织构以及 R 织构，二者的含量受到金属合金的纯度，，合金内的杂质元素的影响[38-40]。铝合金的层错能较高，变形后进行回复会大幅降低金属的缺陷密度，再结晶的驱动力会降低，再结晶的进行速度会减缓；不进行回复处理的话，金属内的储存能较高，可以作为金属再结晶的驱动力，再结晶的晶核可以在各个方向较快的长大，会使织构的组成的多种多样，立方织构的长大会失去优势。并且，因为金属合金材料在发生成型变形时，组织的变形并不均匀，材料内部会出现不均匀织构[41-42]。金属材料发生再结晶的种类有动态再结晶以及静态再结晶，前者主要是在材料发生了塑性变形时产生，而后者则主要是材料变形后加热时产生。一般的再结晶指的是材料在退火时,由形变储能所驱动的,将大角度晶界转移所产生新的晶粒的变化过程。静态再结晶一般都表述的是退应变硬化金属材料,将
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21;TG335.5


本文编号：2522995