热变形(压缩、ECAP)-预回复对超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047
本文关键词:热变形(压缩、ECAP)-预回复对超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr组织性能及各向异性的影响,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:7000系铝合金作为一种高强度铝合金,在热变形过程中会伴随着微观组织的演变,材料可能会产生各向异性,而细小晶粒组织通常可以使合金获得优良机械性能。等通道转角挤压(ECAP,Equal Channel Angular Pressing)是一种可以制备出致密、大块、较均匀的超细晶材料的大塑性变形方法。本文设计并制备出超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr,研究热变形(热压缩、ECAP)—预回复对其组织性能的调控,并初步探索不同工艺下材料各向异性表现。主要研究工作及结论如下:(1)研究45%热压缩—固溶—时效工艺对超高强铝合金组织性能的影响。结果表明,合金具有较高强度,其峰时效(120℃×48h)屈服强度与抗拉强度分别为656.2 Mpa及710.7 Mpa。合金在硬度及电导率上存在各向异性,两者性能均是L-T方向优于L-S及T-S(即纵向L、横向T和短横向S)。XRD及EBSD定量分析得出合金位错强化与晶界强化总强化为42.1 MPa。高强铝合金在T-S、L-S及L-T三个方向峰时效下晶间腐蚀最大深度分别为186.31μm、212.74μm及111.79μm,合金晶间腐蚀最大深度及腐蚀形貌均存在各向异性。三个方向峰时效下剥落腐蚀等级分别为PB、EA、EB,同样呈现各向异性。(2)研究45%热压缩—预回复—固溶—时效处理对高强铝合金组织性能的影响。结果表明,对比上工艺,预回复处理使晶粒略微细化,EBSD分析平均晶粒尺寸从19.32μm减小到17.76μm,低角度晶界比例从0.798增加到0.821。相比于热压—固溶态,合金强度略微提升,其峰时效下屈服强度与抗拉强度分别为667.5Mpa及720.0 Mpa。合金硬度及电导率性能均是L-TL-ST-S(由好到差)。XRD及EBSD定量分析得出位错强化与晶界强化总强化为32.1 MPa,材料内部位错强化被完全消耗。合金在T-S、L-S及L-T三个方向峰时效下晶间腐蚀等级依然是四级,L-T方向最好。剥落腐蚀等级分别为PC、EB、EB,T-S方向剥落腐蚀性能较佳。预回复并没有改善合金抗腐蚀性能及消除材料各向异性。(3)研究45%热压缩—ECAP—预回复—固溶—时效对超高强铝合金组织性能的影响。结果表明,合金在三个方向上晶粒不同程度长大,部分晶粒趋于等轴状,由粗大再结晶晶粒和大量亚晶组成。EBSD分析得平均晶粒尺寸及低角度晶界比例分别为23.20μm及0.516。合金强度下降,其在120℃×48h时效下屈服强度与抗拉强度分别为578.6及626.1 MPa MPa,但塑性显著提升,延伸率从7.0%提升至12.8%。显微硬度、电导率及XRD实验可知:ECAP使材料组织更加均匀,有效消除织构。ECAP改善合金抗晶间腐蚀性能,合金T-S、L-S及L-T三个方向在120℃×48h时效下晶间腐蚀最大深度分别为90.11μm、82.66μm及101.63μm。但ECAP没有改善合金抗剥落腐蚀性能,三个方向剥落腐蚀等级分别为EA、EB、EB。ECAP有效改善材料各向异性。(4)研究45%热压缩—ECAP—热压缩—预回复—固溶—时效对超高强铝合金组织性能的影响。结果表明,后续压缩使晶粒细化,合金内部分布更多亚晶(腐蚀后呈黑色)。EBSD分析得平均晶粒尺寸及低角度晶界比例分别为14.99μm及0.486。合金强度略微提升,其在120℃×48h时效制度下屈服强度与抗拉强度分别为585.4 MPa及631.0 MPa,材料延伸率为12.6%。后续压缩并没有使合金显微硬度与电导率呈明显各向异性。而合金抗晶间腐蚀性能略微降低,其T-S、L-S及L-T方向在峰时效下晶间腐蚀最大深度分别为115.18μm、70.46μm及102.66μm,剥落腐蚀等级分别为EB、EA、EA,T-S方向性能较差。后续热压没有改善ECAP态合金综合性能。
【关键词】:Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金 热变形 ECAP 预回复 各向异性 微观组织
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG146.21;TG166.3
【目录】:
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-12
- 第一章 绪论12-32
- 1.1 本文研究背景12-13
- 1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金研究现状13-18
- 1.2.1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金发展进程13-15
- 1.2.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金合金化15-17
- 1.2.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金热处理制度17-18
- 1.3 等通道转角挤压法(ECAP)18-24
- 1.3.1 ECAP基本介绍与原理18-19
- 1.3.2 ECAP工艺参数19-23
- 1.3.3 等通道转角挤压(ECAP)应用前景23-24
- 1.4 7000 系铝合金高温变形行为24-26
- 1.4.1 回复24-25
- 1.4.2 连续动态再结晶(CDRX)25-26
- 1.5 合金各向异性26-28
- 1.5.1 合金各向异性26-27
- 1.5.2 合金向异性的改善27-28
- 1.6 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的腐蚀类型28-29
- 1.6.1 点腐蚀28
- 1.6.2 晶间腐蚀28-29
- 1.6.3 剥落腐蚀29
- 1.7 7000 系铝合金微观组织结构表征29-31
- 1.7.1 X射线衍射分析29
- 1.7.2 电子背散射衍射分析29-31
- 1.8 本课题研究意义和内容31-32
- 第二章 材料的制备及性能检测方法32-40
- 2.1 材料制备过程33-36
- 2.1.1 实验设备与检测仪器33
- 2.1.2 合金熔炼33-34
- 2.1.3 挤压加工34
- 2.1.4 实验热处理工艺34-35
- 2.1.5 热压缩工艺35
- 2.1.6 ECAP大应变加工及后续热压缩35-36
- 2.2 合金微观组织分析36-37
- 2.2.1 SEM分析36
- 2.2.2 金相观察(OM)36-37
- 2.2.3 XRD分析37
- 2.2.4 EBSD分析37
- 2.3 性能测试37-39
- 2.3.1 显微硬度37
- 2.3.2 电导率测试37-38
- 2.3.3 拉伸性能实验38
- 2.3.4 抗腐蚀性能测试38-39
- 2.4 本章小结39-40
- 第三章 热变形-固溶-时效态下超高强铝合金的组织性能及其各向异性40-56
- 3.1 引言40
- 3.2 实验方法40-41
- 3.3 实验结果41-52
- 3.3.1 微观组织及晶界晶粒特征分布41-43
- 3.3.2 XRD分析及位错密度43-47
- 3.3.3 力学性能与电导率47-50
- 3.3.4 抗晶间腐蚀性能50-51
- 3.3.5 抗剥落腐蚀性能51-52
- 3.4 分析与讨论52-54
- 3.4.1 强化机理52-54
- 3.4.2 抗腐蚀性能及各向异性54
- 3.5 本章小结54-56
- 第四章 热压缩-预回复-固溶-时效下超高强铝合金的组织性能及其各向异性56-69
- 4.1 引言56
- 4.2 实验方法56-57
- 4.3 实验结果57-67
- 4.3.1 微观组织及晶界晶粒特征分布57-59
- 4.3.2 XRD分析及位错密度59-61
- 4.3.3 力学性能与电导率61-64
- 4.3.4 抗晶间腐蚀性能64-65
- 4.3.5 抗剥落腐蚀性能65-67
- 4.4 分析与讨论67-68
- 4.4.1 强化机理67
- 4.4.2 抗腐蚀性能及各向异性67-68
- 4.5 本章小结68-69
- 第五章 热压缩-ECAP-预回复-固溶-时效下超高强铝合金的组织性能及其各向异性69-83
- 5.1 引言69
- 5.2 实验方法69-70
- 5.3 实验结果70-80
- 5.3.1 微观组织及晶界晶粒特征分布70-72
- 5.3.2 XRD分析及位错密度72-74
- 5.3.3 力学性能与电导率74-77
- 5.3.5 抗晶间腐蚀性能77-78
- 5.3.6 抗剥落腐蚀性能78-80
- 5.4 分析与讨论80-81
- 5.4.1 强化机理80-81
- 5.4.2 抗腐蚀性能及各向异性81
- 5.5 本章小结81-83
- 第六章 热压缩-ECAP-热压缩-预回复-固溶-时效下超高强铝合金的组织性能及其各向异性83-96
- 6.1 引言83
- 6.2 实验方法83-84
- 6.3 实验结果84-94
- 6.3.1 微观组织及晶界晶粒特征分布84-86
- 6.3.2 XRD分析及位错密度86-88
- 6.3.3 力学性能与电导率88-91
- 6.3.4 抗晶间腐蚀性能91-92
- 6.3.5 抗剥落腐蚀性能92-94
- 6.4 分析与讨论94-95
- 6.4.1 强化机理94-95
- 6.4.2 抗腐蚀性能及各向异性95
- 6.5 本章小结95-96
- 第七章 总结与展望96-100
- 7.1 全文工作小结96-97
- 7.2 本文主要创新点97-98
- 7.3 工作展望98-100
- 参考文献100-105
- 致谢105-106
- 攻读硕士学位期间科研成果106
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