铝锌镁铜系合金钪微合金化及其电阻点焊性能研究
发布时间：2021-01-27 17:59
在轻合金研究领域中,新型高强度铝合金的研发在世界范围内都是前沿创新科技。铝锌镁铜系合金作为最常用的超高强度铝合金之一,开展该系合金的稀土微合金化研究具有十分广阔的前景。本文以7075铝合金钪微合金化为主要研究内容,制备出了含有一定钪元素的7075合金,并采用金相和扫描电子显微技术、室温拉伸、显微硬度与电化学测试方法,系统研究了微量钪元素在7075合金中的作用机理,以及热处理、热变形对含Sc 7075合金组织、性能的影响规律。在此基础上,使用所制备的含钪铝合金进行了电阻点焊焊接性的研究,探明了不同含Sc量的7075铝合金电阻点焊接头组织性能的演变机理。同时,创新性地开发了一种以Al-Sc中间合金作为中间层的铝合金三层板电阻点焊工艺,并对获得的点焊接头进行了深入的组织分析,得出以下主要结论:均匀化处理能够消除7075铝合金铸锭内的组织偏析,溶解晶界处的粗大二次相,降低合金显微硬度。合金的均匀化铸锭经过热变形及固溶-时效处理后会析出大量细小且均匀分布的时效相,大幅提升合金力学性能。Sc的添加能够明显减小7075铝合金晶粒尺寸,稳定组织亚结构,抑制合金热变形后的再结晶效应,从而进一步提升合金的...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Zn-Mg（Cu）系合金相图靠铝角的200℃等温截面相图
1绪论3在Al-Mg-Zn-Cu系合金中，大部分Cu元素存在于GP区、η"、η、T相和S相内，也有少部分Cu固溶于α铝基体中，导致合金固溶体的过饱和度随之提高。Cu与Al、Mg元素反应析出的S相（CuMgAl2）可起到强化作用，使合金的强度提高，S相还能提高铝基体的腐蚀电位，增强合金耐蚀性。同时，Cu溶入η相和T相（AlZnMgCu）后，使得合金的晶界与晶内的电位差减小，在腐蚀环境中能够均匀图1.1Al-Zn-Mg（Cu）系合金相图靠铝角的200℃等温截面相图Fig.1.1Al-Zn-Mg(Cu)alloyphasediagramnearAlcornerat200℃isothermalsection图1.2Al-Zn-Mg-Cu系合金Cu+Mg=5%，Zn=6%的变温截面相图Fig.1.2Al-Zn-Mg-Cualloytemperature-concentrationsectionphasediagramatcompositionofCu+Mg=5%andZn=6%
重庆大学硕士学位论文6为3.8wt.%，在富铝端Sc成分为0.55%、温度为665℃处发生共晶反应。铝合金中超出溶解度部分的Sc将以化合物的形式形成Al3Sc质点弥散在铝基体中。钪是目前所发现的对铝及铝合金强化效果最好的稀土元素之一，其作用主要有细化晶粒、抑制再结晶，及固溶强化作用等。析出相Al3Sc是LI2型面心立方结构，晶格常数为0.4103nm，与α基体（0.4048nm）非常接近，差异仅为1.5%，因此Al3Sc相粒子可以有效的作为α基体晶粒的形核质点，并且在合金的变形及热加工过程中能有效钉扎晶界，使合金始终保持细小的组织晶粒[18]。Al-6.5Mg-0.3Sc合金挤压棒材的亚晶尺寸和Al3Sc析出相颗粒尺寸、间距都很小，即使经过450℃保温2h的退火处理，该尺寸参数也不会增大[19]。铝合金中微量的Sc元素可以显著提高合金强塑性，断裂韧性及耐蚀性。由于Al-Sc合金的共晶反应析出相Al3Sc的热稳定性较Al-Mn、Al-Cr和Al-Zr的析出相高，在时效过程中不会分解，且其弥散程度也较高，具有强烈的时效硬化效果[20]，因此Al-Sc合金的强化效应较高。同时，Sc的细化晶粒、阻碍再结晶作用也能够起到强化合金的效果。几种常见的铝钪合金与商用铝合金力学性能对比如表1.2所示。图1.3铝钪合金相图富铝端Fig.1.3AluminiumendofAl-Scphasediagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铝合金材料的应用与发展[J]. 焦登宁,王旭飞,谭飞,张重阳,王蒙. 山东工业技术. 2019(06)
[2]时效处理对高锌7075铝合金力学性能的影响[J]. 王春华,杨丽娟,尹红霞,房洪杰,吕正风. 金属热处理. 2018(12)
[3]不同时效制度对7075铝合金组织及抗应力腐蚀性能的影响[J]. 齐跃,郗建豪,林忠亮,贾晓娇,张晓斌,余传魁. 材料热处理学报. 2018(11)
[4]高强度铝合金及其先进焊接技术研究现状及发展方向[J]. 宋洪杰. 世界有色金属. 2018(13)
[5]三层板铝合金电阻点焊搭接接头的弹塑性模拟[J]. 山河,李洋,余美芳,罗震. 焊接学报. 2018(06)
[6]航空铝合金加工工艺的研究现状及发展方向[J]. 周双巢,张天意,赵瑞宁,田光哲. 科技创新与应用. 2018(05)
[7]含钪7075铝合金的回归热处理[J]. 孙辉,刘志勇,杨丽辉,王明星,刘忠侠. 金属热处理. 2017(04)
[8]三层板6061铝合金点焊接头形式对其力学性能的影响[J]. 颜福裕,李洋,罗震,赵玉津,崔学团,罗彤. 焊接学报. 2016(04)
[9]基于极差分析法的引水隧洞施工工期多因素灵敏度分析[J]. 洪坤,赵梦琦,钟登华,余佳,毕磊. 水利水电技术. 2015(01)
[10]轿车用铝合金材料的电阻点焊工艺研究现状[J]. 周江奇,郑宏良,覃鑫. 装备制造技术. 2015(01)
博士论文
[1]基于中间层的AZ31镁合金/5052铝合金电阻点焊焊接性研究[D]. 孙梦.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]Sc对7075铝合金组织和性能的影响[D]. 杨凯.合肥工业大学 2016
本文编号：3003489
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Zn-Mg（Cu）系合金相图靠铝角的200℃等温截面相图
1绪论3在Al-Mg-Zn-Cu系合金中，大部分Cu元素存在于GP区、η"、η、T相和S相内，也有少部分Cu固溶于α铝基体中，导致合金固溶体的过饱和度随之提高。Cu与Al、Mg元素反应析出的S相（CuMgAl2）可起到强化作用，使合金的强度提高，S相还能提高铝基体的腐蚀电位，增强合金耐蚀性。同时，Cu溶入η相和T相（AlZnMgCu）后，使得合金的晶界与晶内的电位差减小，在腐蚀环境中能够均匀图1.1Al-Zn-Mg（Cu）系合金相图靠铝角的200℃等温截面相图Fig.1.1Al-Zn-Mg(Cu)alloyphasediagramnearAlcornerat200℃isothermalsection图1.2Al-Zn-Mg-Cu系合金Cu+Mg=5%，Zn=6%的变温截面相图Fig.1.2Al-Zn-Mg-Cualloytemperature-concentrationsectionphasediagramatcompositionofCu+Mg=5%andZn=6%
重庆大学硕士学位论文6为3.8wt.%，在富铝端Sc成分为0.55%、温度为665℃处发生共晶反应。铝合金中超出溶解度部分的Sc将以化合物的形式形成Al3Sc质点弥散在铝基体中。钪是目前所发现的对铝及铝合金强化效果最好的稀土元素之一，其作用主要有细化晶粒、抑制再结晶，及固溶强化作用等。析出相Al3Sc是LI2型面心立方结构，晶格常数为0.4103nm，与α基体（0.4048nm）非常接近，差异仅为1.5%，因此Al3Sc相粒子可以有效的作为α基体晶粒的形核质点，并且在合金的变形及热加工过程中能有效钉扎晶界，使合金始终保持细小的组织晶粒[18]。Al-6.5Mg-0.3Sc合金挤压棒材的亚晶尺寸和Al3Sc析出相颗粒尺寸、间距都很小，即使经过450℃保温2h的退火处理，该尺寸参数也不会增大[19]。铝合金中微量的Sc元素可以显著提高合金强塑性，断裂韧性及耐蚀性。由于Al-Sc合金的共晶反应析出相Al3Sc的热稳定性较Al-Mn、Al-Cr和Al-Zr的析出相高，在时效过程中不会分解，且其弥散程度也较高，具有强烈的时效硬化效果[20]，因此Al-Sc合金的强化效应较高。同时，Sc的细化晶粒、阻碍再结晶作用也能够起到强化合金的效果。几种常见的铝钪合金与商用铝合金力学性能对比如表1.2所示。图1.3铝钪合金相图富铝端Fig.1.3AluminiumendofAl-Scphasediagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铝合金材料的应用与发展[J]. 焦登宁,王旭飞,谭飞,张重阳,王蒙. 山东工业技术. 2019(06)
[2]时效处理对高锌7075铝合金力学性能的影响[J]. 王春华,杨丽娟,尹红霞,房洪杰,吕正风. 金属热处理. 2018(12)
[3]不同时效制度对7075铝合金组织及抗应力腐蚀性能的影响[J]. 齐跃,郗建豪,林忠亮,贾晓娇,张晓斌,余传魁. 材料热处理学报. 2018(11)
[4]高强度铝合金及其先进焊接技术研究现状及发展方向[J]. 宋洪杰. 世界有色金属. 2018(13)
[5]三层板铝合金电阻点焊搭接接头的弹塑性模拟[J]. 山河,李洋,余美芳,罗震. 焊接学报. 2018(06)
[6]航空铝合金加工工艺的研究现状及发展方向[J]. 周双巢,张天意,赵瑞宁,田光哲. 科技创新与应用. 2018(05)
[7]含钪7075铝合金的回归热处理[J]. 孙辉,刘志勇,杨丽辉,王明星,刘忠侠. 金属热处理. 2017(04)
[8]三层板6061铝合金点焊接头形式对其力学性能的影响[J]. 颜福裕,李洋,罗震,赵玉津,崔学团,罗彤. 焊接学报. 2016(04)
[9]基于极差分析法的引水隧洞施工工期多因素灵敏度分析[J]. 洪坤,赵梦琦,钟登华,余佳,毕磊. 水利水电技术. 2015(01)
[10]轿车用铝合金材料的电阻点焊工艺研究现状[J]. 周江奇,郑宏良,覃鑫. 装备制造技术. 2015(01)
博士论文
[1]基于中间层的AZ31镁合金/5052铝合金电阻点焊焊接性研究[D]. 孙梦.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]Sc对7075铝合金组织和性能的影响[D]. 杨凯.合肥工业大学 2016
本文编号：3003489
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