Al-Zn-Mg-Cu系铝合金搅拌摩擦加工组织及性能研究
发布时间：2021-06-27 08:54
7XXX铝合金属于超高强铝合金,具有质轻、比强度和比刚度高等优点,是目前综合性能较好的铝合金之一,也是航空工业首选材料。但铸态Al-Zn-Mg-Cu合金晶粒粗大,组织不均匀,元素偏析严重,同时高合金铝合金会生成很多不稳定相。因此对其进行改性已经变得越来越重要。搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊基础上演变的一种用于材料改性的新型、简单、高效的大塑性变形技术,目前广泛应用于镁铝合金的加工改性。本文对搅拌摩擦加工工艺进行分析,确定合理搅拌头及搅拌摩擦加工参数,对铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金进行搅拌加工及热处理实验,利用多种现代化材料表征手段及数值分析理论,对在不同加工参数下变形后的试样进行微观组织、亚晶结构、微观应变、位错密度等进行分析研究。结果表明:经过搅拌摩擦加工后组织发生动态再结晶,晶粒明显细化,当行进速度为100mm/min,旋转速度为600r/min时,晶粒尺寸由母材的138μm细化至12μm,组织均匀性得到明显改善。同时采用SEM、EDS和XRD对搅拌摩擦加工变形前后材料中多元合金相组成、形貌等进行研究分析。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金主要由分布在晶内的η（MgZn...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌摩擦加工示意图
2.1 实验材料及特性本实验材料选用由天津核物理研究所提供的 Al-Zn-Mg-Cu 系超高强铸态铝合金棒料。其化学成分见表 2.1 所示，根据搅拌摩擦加工装夹方式，利用电火花线切割机将铸态 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金切取若干个Φ115mm×5mm 尺寸备用，经过表面处理、打磨后的初始坯料组织如图 2.1 所示。表 2.1 7A60 铝合金的主要化学成分Table 2.1 The chemical compositions of the as received 7A60 alloy（wt%）Zn Mg Mn Cu Cr Ti Fe Si Al8.89 2.74 0.01 2.26 0.01 0.014 0.028 0.022 94.916图 2.1 所示为初始铸态 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金金相组织，从图中可以看出，原始铸态微观组织存在以下两个明显的特征：（1）其晶粒粗大，偏析严重，平均晶粒尺寸约为 97μm；（2）晶界处存在粗大的块状和链状第二相（见图中箭头所示），晶内第二相呈细长棒状分布且大小不均。
图 2.2 Al-Zn-Mg-Cu 系铝合金应力--应变曲线Fig 2.2 Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloy stress-strain curve备及装夹工具采用的设备是由江苏锐成机械有限公司制造生产的 焊系统焊机，见图 2.3。本设备的主体结构主要包括Y 轴工作台、主轴头、气动系统、电控系统等。该设于 6063、6061、7075、3A21、5A05、5A06、2A12。焊接铝及铝合金材料时标称焊接厚度：1.5~10mm件焊缝长度最大为 1200mm。表 2-2 为该设备规格及
【参考文献】：
期刊论文
[1]往复挤压工艺对汽车用5052铝合金性能的影响[J]. 谢焕. 轻合金加工技术. 2017(02)
[2]焊速对水下搅拌摩擦焊接7A04铝合金组织性能的影响[J]. 李天麒,王快社,王文,乔柯,徐瑞琦. 材料导报. 2016(22)
[3]搅拌摩擦焊匙孔修复技术研究现状[J]. 周利,周炜璐,张嘉伦,杜正勇,赵瑞峰,孟凡新,冯吉才. 航空制造技术. 2016(14)
[4]焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响[J]. 崔少朋,朱浩,郭柱,王彦红,赵熠朋. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2015(04)
[5]搅拌摩擦加工对7A60铝合金组织性能的影响[J]. 李向博,徐杰,薛克敏,李萍,张凯. 精密成形工程. 2015(05)
[6]搅拌摩擦加工超细晶及纳米结构Cu-Al合金的微观组织和力学性能研究[J]. 薛鹏,肖伯律,马宗义. 金属学报. 2014(02)
[7]7A60铝合金搅拌摩擦焊工艺及性能分析[J]. 董继红,董春林,谭锦红,赵华夏,栾国红. 航空制造技术. 2012(21)
[8]7050铝合金在不同温度变形的动态析出行为[J]. 郎玉婧,崔华,蔡元华,张济山. 材料研究学报. 2012(02)
[9]30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能[J]. 董继红,佟建华,郭晓娟,栾国红. 焊接学报. 2012(04)
[10]利用搅拌摩擦加工对6061铝合金进行表面改性[J]. 魏艳妮,李京龙,熊江涛,张赋升. 电焊机. 2010(10)
博士论文
[1]基于等径角挤扭的SiC-Al粉末微—纳结构和力—热性能[D]. 钱陈豪.合肥工业大学 2015
[2]Al-Zn-Mg-（Cu）合金时效中纳米析出相结构及演变规律研究[D]. 刘吉梓.湖南大学 2014
[3]Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能和断裂行为的研究[D]. 樊喜刚.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于高压扭转变形的Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织及力学性能研究[D]. 丁永根.合肥工业大学 2017
[2]等径角挤压对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能的影响[D]. 刘红丽.合肥工业大学 2016
[3]6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究[D]. 王海艳.华南理工大学 2010
[4]AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究[D]. 胥广亮.大连理工大学 2010
[5]热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金组织和性能影响[D]. 杨殿伟.哈尔滨工业大学 2009
[6]7A60模锻件全面性能研究及70Si2Mn热处理工艺改进研究[D]. 肖凯业.天津大学 2010
[7]Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金快速凝固条件下微合金化及作用机理[D]. 王一鑫.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3252540
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌摩擦加工示意图
2.1 实验材料及特性本实验材料选用由天津核物理研究所提供的 Al-Zn-Mg-Cu 系超高强铸态铝合金棒料。其化学成分见表 2.1 所示，根据搅拌摩擦加工装夹方式，利用电火花线切割机将铸态 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金切取若干个Φ115mm×5mm 尺寸备用，经过表面处理、打磨后的初始坯料组织如图 2.1 所示。表 2.1 7A60 铝合金的主要化学成分Table 2.1 The chemical compositions of the as received 7A60 alloy（wt%）Zn Mg Mn Cu Cr Ti Fe Si Al8.89 2.74 0.01 2.26 0.01 0.014 0.028 0.022 94.916图 2.1 所示为初始铸态 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金金相组织，从图中可以看出，原始铸态微观组织存在以下两个明显的特征：（1）其晶粒粗大，偏析严重，平均晶粒尺寸约为 97μm；（2）晶界处存在粗大的块状和链状第二相（见图中箭头所示），晶内第二相呈细长棒状分布且大小不均。
图 2.2 Al-Zn-Mg-Cu 系铝合金应力--应变曲线Fig 2.2 Al-Zn-Mg-Cu aluminum alloy stress-strain curve备及装夹工具采用的设备是由江苏锐成机械有限公司制造生产的 焊系统焊机，见图 2.3。本设备的主体结构主要包括Y 轴工作台、主轴头、气动系统、电控系统等。该设于 6063、6061、7075、3A21、5A05、5A06、2A12。焊接铝及铝合金材料时标称焊接厚度：1.5~10mm件焊缝长度最大为 1200mm。表 2-2 为该设备规格及
【参考文献】：
期刊论文
[1]往复挤压工艺对汽车用5052铝合金性能的影响[J]. 谢焕. 轻合金加工技术. 2017(02)
[2]焊速对水下搅拌摩擦焊接7A04铝合金组织性能的影响[J]. 李天麒,王快社,王文,乔柯,徐瑞琦. 材料导报. 2016(22)
[3]搅拌摩擦焊匙孔修复技术研究现状[J]. 周利,周炜璐,张嘉伦,杜正勇,赵瑞峰,孟凡新,冯吉才. 航空制造技术. 2016(14)
[4]焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响[J]. 崔少朋,朱浩,郭柱,王彦红,赵熠朋. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2015(04)
[5]搅拌摩擦加工对7A60铝合金组织性能的影响[J]. 李向博,徐杰,薛克敏,李萍,张凯. 精密成形工程. 2015(05)
[6]搅拌摩擦加工超细晶及纳米结构Cu-Al合金的微观组织和力学性能研究[J]. 薛鹏,肖伯律,马宗义. 金属学报. 2014(02)
[7]7A60铝合金搅拌摩擦焊工艺及性能分析[J]. 董继红,董春林,谭锦红,赵华夏,栾国红. 航空制造技术. 2012(21)
[8]7050铝合金在不同温度变形的动态析出行为[J]. 郎玉婧,崔华,蔡元华,张济山. 材料研究学报. 2012(02)
[9]30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能[J]. 董继红,佟建华,郭晓娟,栾国红. 焊接学报. 2012(04)
[10]利用搅拌摩擦加工对6061铝合金进行表面改性[J]. 魏艳妮,李京龙,熊江涛,张赋升. 电焊机. 2010(10)
博士论文
[1]基于等径角挤扭的SiC-Al粉末微—纳结构和力—热性能[D]. 钱陈豪.合肥工业大学 2015
[2]Al-Zn-Mg-（Cu）合金时效中纳米析出相结构及演变规律研究[D]. 刘吉梓.湖南大学 2014
[3]Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能和断裂行为的研究[D]. 樊喜刚.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于高压扭转变形的Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织及力学性能研究[D]. 丁永根.合肥工业大学 2017
[2]等径角挤压对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能的影响[D]. 刘红丽.合肥工业大学 2016
[3]6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究[D]. 王海艳.华南理工大学 2010
[4]AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究[D]. 胥广亮.大连理工大学 2010
[5]热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金组织和性能影响[D]. 杨殿伟.哈尔滨工业大学 2009
[6]7A60模锻件全面性能研究及70Si2Mn热处理工艺改进研究[D]. 肖凯业.天津大学 2010
[7]Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金快速凝固条件下微合金化及作用机理[D]. 王一鑫.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3252540
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