热处理对轧制态7150铝合金的组织及腐蚀各向异性的影响
发布时间：2021-04-17 08:41
Al-Zn-Mg-Cu系合金作为超高强度铝合金,其最高的抗拉强度甚至可以达到超过500Mpa。由于其优异的力学性能,特别是它的高比强度、比刚度以及良好的耐磨性和可反复加工性,广泛应用于我国航空航天和交通运输等现代化事业。即便如此,Al-Zn-Mg-Cu系合金的耐蚀性相对较差。在航空航天领域应运而生的7150铝合金薄板作为大型整体壁板、机翼蒙皮等的重要材料,对其耐蚀性的要求更为严格。铝合金板材在经过轧制处理后,不可避免的产生了各向异性,这对工程应用上带来了极大的困难。了解并减小各向异性带来的负收益极为重要。本文的实验材料是经过了不同热处理的7150铝合金,通过维氏硬度测试、晶间腐蚀、剥落腐蚀、电化学腐蚀、扫描电镜观察以及能谱分析等手段,研究了不同热处理对7150铝合金板材硬度以及腐蚀的各向异性的影响。研究结果表明:轧制态7150铝合金经RRA时效处理后其晶界处第二相呈链状断续分布,组织与双级时效态相似;其晶内组织细小且弥散分布,与T6时效态组织相似,这种显微组织使得RRA态合金具有较高的合金强度的同时保持了良好的抗应力腐蚀性能。较优的双级时效处理制度为（120℃×8h+165℃×10h）...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同热压缩条件下试样的TEM组织[33]
沈阳工业大学硕士学位论文4在进行单、双级固溶处理分别对7150铝合金的影响实验时，祝贞凤等人[6]通过对比发现，7150铝合金基体均发生了动态再结晶，并且再结晶尺寸并无特别明显的区别，虽然大部分粗大第二相产生回溶现象，但仍有少部分粗大相存在，图1.2为该实验采用的固溶处理后的金相组织形貌。图1.2固溶处理对合金金相组织的影响[6]Fig.1.2effectofsolutiontreatmentonmetallographicstructureofalloy[6]张世兴等人[8]通过研究7150铝合金的力学性能与热处理工艺之间的关系，发现了合金强度与硬度提高的原因。研究发现基体内形成均匀分布的盘状相以较稳定的大尺寸η’相析出，该相随着时效时间的延长而慢慢稳定长大，使得基体出现大量的畸变区，阻碍了位错的运动，从而提高合金的强度与硬度。为了探究Mn、Cr元素对高强度铝合金的影响，焦慧彬等人[34]向合金中投入微量以上两种元素，并通过室温拉伸、腐蚀测试等实验，得出结论，这两种元素使合金分别析出尺寸细小的第二相，使得合金的再结晶受到抑制，强化了合金的力学性能，同时Zr的影响要大于Mn，主要表现在合金的各项异性方面。1.3.铝合金板材的各向异性1.3.1.平面各向异性材料全部或部分物理、化学等性质[35]取决于材料内部方向具有不同的特性，并且不同方向上测得的性能值也不同。材料的各向异性具体表现[36]弹性模量、硬度值、强
第1章绪论7和时效过程中析出的纳米级时效析出相。结晶相没有强化作用，在发生塑性变形时，容易萌生一些裂纹随而优先断裂，合金的塑性和断裂韧性将急剧下降。弥散相抑制再结晶、限制晶粒的长大，同时发生滑移防止产生局部应变，从而改变了基体晶粒和晶界结构，提高材料的断裂韧性。合金的应力腐蚀开裂主要由晶界时效析出相确定，而晶内时效析出相主要改变合金的强化。由于铝合金强度的提高，时效析出相也在逐渐增加，时效析出相在晶界处富集，沿晶开裂也由此而来。图1.3超高强铝合金微观组织[52]Fig.1.3Microstructureofultra-highstrengthaluminumalloy[52]（1）微米结晶相Al-Zn-Mg-Cu合金中的粗大结晶相主要有Al7Cu2Fe、Al2CuMg、Al2Cu、Mg2Si、（Fe，Mn，Cu）Al6、AlFeMnCr、（Mg，Cu，Al）Zn2、Al2Mg3Zn3等。这些粗大结晶相有的在铸造的凝固过程中形成，有的在均匀化过程中形成。粗大结晶相非常脆，在较低的应力下即可开裂，产生空穴，对合金的性能特别是断裂韧性是非常不利的[53]。控制粗大结晶相粒子的含量、形状和分布的方法，主要有以下几个方面[54]第一，控制主要合金元素的含量；第二，降低减少Fe，Si和其它痕量元素的含量；第三，采取快速凝固的方法；第四，均匀化，消除可溶性的结晶相粒子；第五，破坏粗大结晶相粒子的集中分布；第六，尽量提高合金的固溶温度，促进结晶相的回溶。Li等[55]人对7xxx合金中的粗大结晶相进行了详细的研究，认为对于工业铝合金，主要的结晶相为Al2CuMg，发现Cu的含量对Al2CuMg粗大结晶相的形成有着重要的作用。（2）晶内时效析出相
【参考文献】：
期刊论文
[1]《轻合金加工技术》简介[J]. 轻合金加工技术. 2019(02)
[2]Effects of dry/wet ratio and pre-immersion on stress corrosion cracking of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions[J]. Mei YU,Hang ZU,Kuo ZHAO,Jianhua LIU,Songmei LI. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(11)
[3]铝合金材料的应用与开发潜力[J]. 徐默雷. 当代化工研究. 2018(10)
[4]航空用7150高强铝合金发展现状[J]. 戴威然,田怡,秦龙万,李恒,谭国寅,孙彦华,岳有成,曹瑞珂. 云南冶金. 2018(03)
[5]不同时效工艺处理Al-Zn-Mg-Cu铝合金的各向异性[J]. 许晓静,贾伟杰,黄鹏,杜东辉,张冲,张景玉. 金属热处理. 2018(04)
[6]固溶处理对7150铝合金显微组织和力学性能的影响[J]. 祝贞凤,史春丽,李辉,孙杰,尹登峰. 热加工工艺. 2018(08)
[7]Mn和Zr对Al-Zn-Mg-Cu铝合金各向异性的影响[J]. 焦慧彬,陈善达,陈送义,陈康华. 材料导报. 2018(06)
[8]回归再时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金力学性能及耐蚀性的影响[J]. 滕天娇,谭子昊,杨林,阮大鹏,林立. 材料热处理学报. 2018(01)
[9]双级时效对7050铝合金力学性能及耐腐蚀性的影响[J]. 陈一进,江长友,秦克斌,唐农杰,朱利. 金属热处理. 2017(06)
[10]热压缩工艺对7150铝合金显微组织的影响[J]. 龚志华,定巍,李涛. 热加工工艺. 2017(06)
博士论文
[1]含Sc的超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金微观组织与性能研究[D]. 李文斌.中南大学 2010
硕士论文
[1]固溶工艺和断续时效对7150铝合金组织和力学性能的影响[D]. 夏泓玮.哈尔滨工业大学 2016
[2]杂质元素Si对7050铝合金抗剥落腐蚀和应力腐蚀开裂性能的影响研究[D]. 储威.上海交通大学 2013
[3]多级固溶热处理对7150铝合金组织与性能的影响[D]. 巢宏.中南大学 2009
[4]热处理工艺对7150铝合金组织和性能影响的研究[D]. 万福高.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3143152
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同热压缩条件下试样的TEM组织[33]
沈阳工业大学硕士学位论文4在进行单、双级固溶处理分别对7150铝合金的影响实验时，祝贞凤等人[6]通过对比发现，7150铝合金基体均发生了动态再结晶，并且再结晶尺寸并无特别明显的区别，虽然大部分粗大第二相产生回溶现象，但仍有少部分粗大相存在，图1.2为该实验采用的固溶处理后的金相组织形貌。图1.2固溶处理对合金金相组织的影响[6]Fig.1.2effectofsolutiontreatmentonmetallographicstructureofalloy[6]张世兴等人[8]通过研究7150铝合金的力学性能与热处理工艺之间的关系，发现了合金强度与硬度提高的原因。研究发现基体内形成均匀分布的盘状相以较稳定的大尺寸η’相析出，该相随着时效时间的延长而慢慢稳定长大，使得基体出现大量的畸变区，阻碍了位错的运动，从而提高合金的强度与硬度。为了探究Mn、Cr元素对高强度铝合金的影响，焦慧彬等人[34]向合金中投入微量以上两种元素，并通过室温拉伸、腐蚀测试等实验，得出结论，这两种元素使合金分别析出尺寸细小的第二相，使得合金的再结晶受到抑制，强化了合金的力学性能，同时Zr的影响要大于Mn，主要表现在合金的各项异性方面。1.3.铝合金板材的各向异性1.3.1.平面各向异性材料全部或部分物理、化学等性质[35]取决于材料内部方向具有不同的特性，并且不同方向上测得的性能值也不同。材料的各向异性具体表现[36]弹性模量、硬度值、强
第1章绪论7和时效过程中析出的纳米级时效析出相。结晶相没有强化作用，在发生塑性变形时，容易萌生一些裂纹随而优先断裂，合金的塑性和断裂韧性将急剧下降。弥散相抑制再结晶、限制晶粒的长大，同时发生滑移防止产生局部应变，从而改变了基体晶粒和晶界结构，提高材料的断裂韧性。合金的应力腐蚀开裂主要由晶界时效析出相确定，而晶内时效析出相主要改变合金的强化。由于铝合金强度的提高，时效析出相也在逐渐增加，时效析出相在晶界处富集，沿晶开裂也由此而来。图1.3超高强铝合金微观组织[52]Fig.1.3Microstructureofultra-highstrengthaluminumalloy[52]（1）微米结晶相Al-Zn-Mg-Cu合金中的粗大结晶相主要有Al7Cu2Fe、Al2CuMg、Al2Cu、Mg2Si、（Fe，Mn，Cu）Al6、AlFeMnCr、（Mg，Cu，Al）Zn2、Al2Mg3Zn3等。这些粗大结晶相有的在铸造的凝固过程中形成，有的在均匀化过程中形成。粗大结晶相非常脆，在较低的应力下即可开裂，产生空穴，对合金的性能特别是断裂韧性是非常不利的[53]。控制粗大结晶相粒子的含量、形状和分布的方法，主要有以下几个方面[54]第一，控制主要合金元素的含量；第二，降低减少Fe，Si和其它痕量元素的含量；第三，采取快速凝固的方法；第四，均匀化，消除可溶性的结晶相粒子；第五，破坏粗大结晶相粒子的集中分布；第六，尽量提高合金的固溶温度，促进结晶相的回溶。Li等[55]人对7xxx合金中的粗大结晶相进行了详细的研究，认为对于工业铝合金，主要的结晶相为Al2CuMg，发现Cu的含量对Al2CuMg粗大结晶相的形成有着重要的作用。（2）晶内时效析出相
【参考文献】：
期刊论文
[1]《轻合金加工技术》简介[J]. 轻合金加工技术. 2019(02)
[2]Effects of dry/wet ratio and pre-immersion on stress corrosion cracking of 7050-T7451 aluminum alloy under wet-dry cyclic conditions[J]. Mei YU,Hang ZU,Kuo ZHAO,Jianhua LIU,Songmei LI. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(11)
[3]铝合金材料的应用与开发潜力[J]. 徐默雷. 当代化工研究. 2018(10)
[4]航空用7150高强铝合金发展现状[J]. 戴威然,田怡,秦龙万,李恒,谭国寅,孙彦华,岳有成,曹瑞珂. 云南冶金. 2018(03)
[5]不同时效工艺处理Al-Zn-Mg-Cu铝合金的各向异性[J]. 许晓静,贾伟杰,黄鹏,杜东辉,张冲,张景玉. 金属热处理. 2018(04)
[6]固溶处理对7150铝合金显微组织和力学性能的影响[J]. 祝贞凤,史春丽,李辉,孙杰,尹登峰. 热加工工艺. 2018(08)
[7]Mn和Zr对Al-Zn-Mg-Cu铝合金各向异性的影响[J]. 焦慧彬,陈善达,陈送义,陈康华. 材料导报. 2018(06)
[8]回归再时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金力学性能及耐蚀性的影响[J]. 滕天娇,谭子昊,杨林,阮大鹏,林立. 材料热处理学报. 2018(01)
[9]双级时效对7050铝合金力学性能及耐腐蚀性的影响[J]. 陈一进,江长友,秦克斌,唐农杰,朱利. 金属热处理. 2017(06)
[10]热压缩工艺对7150铝合金显微组织的影响[J]. 龚志华,定巍,李涛. 热加工工艺. 2017(06)
博士论文
[1]含Sc的超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金微观组织与性能研究[D]. 李文斌.中南大学 2010
硕士论文
[1]固溶工艺和断续时效对7150铝合金组织和力学性能的影响[D]. 夏泓玮.哈尔滨工业大学 2016
[2]杂质元素Si对7050铝合金抗剥落腐蚀和应力腐蚀开裂性能的影响研究[D]. 储威.上海交通大学 2013
[3]多级固溶热处理对7150铝合金组织与性能的影响[D]. 巢宏.中南大学 2009
[4]热处理工艺对7150铝合金组织和性能影响的研究[D]. 万福高.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3143152
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