初始形变储能、升温速率和固溶保温时间对超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.

发布时间：2020-08-20 12:40

【摘要】：7xxx系铝合金因其质轻、比强度高、断裂韧性好和优异的耐蚀性成为飞机制造业和交通运输领域不可或缺的主体结构材料之一。本文利用电子背散射衍射仪(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)及维氏硬度、拉伸试验,电导率、晶间腐蚀(IGC)及剥落腐蚀(EXCO)试验研究了升温速率(3.6℃/h、180℃/h),固溶温度(250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、470℃)及固溶保温时间(2h、24h)对自制Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.047Sr合金微结构、力学性能及耐蚀性的影响,目的是为超高强铝合金微结构及性能的优化提供可靠的实验依据。在本文实验条件下,主要工作及结论如下:(1)研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.047Sr合金初始态及在快速或慢速连续升温过程中的性能演变、微结构演变与外部主要影响因素(升温速率、固溶温度)之间的内在联系。结果表明,固溶温度和升温速率对初始形变储能低的合金挤压材微结构影响不大。随固溶温度上升,合金硬度先降后升,电导率先升后降,硬度和电导率负相关;升温速率加快,硬度升高,电导率降低;升温至470℃时,合金硬度和电导率基本稳定,升温速率的快慢对其影响不大。(2)研究了后续热变形工艺(预热:400℃/2h,变形量:40%)对合金挤压材微结构与性能的影响。结果表明,热压变形后合金内部形变储能增加,晶格畸变程度高,位错密度增大。随着固溶温度的上升,合金小角度晶界数量增加,抑制再结晶能力增强;随升温速率加快,晶粒长大,再结晶程度提高,等轴性增强;升温至470℃时,快速升温降低了合金抑制再结晶的能力。热加工变形使合金硬度降低,电导率提高。(3)研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.047Sr合金挤压材在快速或慢速升温(升温速率:3.6℃/h、180℃/h)-固溶(在470℃保温2h、24h)-水淬-T6时效(121℃/24h)下的微结构与性能。结果表明,合金挤压材在快速升温、固溶短时间保温-T6时效下的综合性能最佳。此时,合金抗拉强度(σb)达到735.6MPa,屈服强度(σs)为691.7MPa,延伸率(δ)为6.1%,拉伸断口为穿晶韧窝断裂。沿棒材径向截面取样的晶粒组织细小等轴分布,硬度为218.1HV,电导率为25.9%IACS,晶间腐蚀深度为66.23μm,剥落腐蚀为PB级;沿棒材轴向截面取样的样品晶粒被拉长,硬度为223.9HV,电导率为26.0%IACS,晶间腐蚀深度为77.91μm,剥落腐蚀为EC+级。(4)研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.047Sr合金挤压材经热压-快速或慢速升温-固溶-水淬-T6时效后的微结构及性能。结果表明,合金经热压后在慢速升温、固溶短时间保温-T6时效下的性能最好。此时,σb为708.7MPa,σs为661.9MPa,δ为8.1%,拉伸断口为穿晶韧窝断裂。沿棒材径向截面取样的晶粒组织细小等轴分布,硬度为218.9HV,电导率为25.3%IACS,晶间腐蚀深度为63.01μm,剥落腐蚀为PC级;沿棒材轴向截面取样的样品晶粒由拉长的纤维状向等轴状转变,硬度为211.4HV,电导率为25.7%IACS,晶间腐蚀深度为61.31μm,剥落腐蚀为EB级。本文研究表明:Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.221Zr-0.047Sr挤压材经热压变形-快速或慢速升温-固溶-水淬-T6时效后表现出良好的强度和塑性,抗晶间腐蚀性能略有下降;热压变形后,初始形变储能增加,随固溶温度上升,抑制再结晶能力增强;升温速率加快,小角度晶界含量减少,再结晶程度提高;延长固溶保温时间,晶粒长大,硬度基本无变化,电导率下降,抗晶间腐蚀性能降低,对抗剥落腐蚀性能影响不明显。
【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;TG379

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本文编号：2797984