含0.4Sc高Zn7系铝合金分级淬火性能研究及数值模拟

发布时间：2024-07-06 00:07

　　随着航空航天事业的不断发展,为了提高竞争力,节约成本,飞机轻量化显得越来越重要。而与此同时,为了保证大型整体构件厚度方向性能的均匀性,迫切地需要开发出高强度、高韧性和低淬火敏感性的高性能铝合金。本文采用分级淬火的方法来研究Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc铝合金的淬火敏感性,绘制了该合金的时间—温度—转变(TTT)曲线和时间—温度—性能(TTP)曲线,利用差示扫描热分析(DSC)、X射线衍射物相分析(XRD)、透射电子显微镜观察(TEM)分析合金等温过程中的微观结构变化,结合Johnson-Mehl-Avrami方程研究合金分级淬火析出过程的相变动力学。另外采用数值模拟软件模拟了该合金采用不同淬火方式得到的温度场与应力场,得到如下结果:(1)Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc 合金 TTT 曲线和 TTP 曲线呈 C 型,鼻尖温度在330℃附近,孕育期不到3s;合金的淬火敏感区间为270℃～390℃,高温区(>390℃)淬火敏感性低于低温区(<270℃)。合金固溶后,在淬火敏感区间之内应快速冷却(大于15℃/s...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展概况
    1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的微观组织
        1.2.1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的元素及其作用
        1.2.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的微观组织与性能
    1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的淬火敏感性
        1.3.1 Al-Zn-Mg-Cu铝合金在慢速淬火过程中的相变
        1.3.2 评价Al-Zn-Mg-Cu淬火敏感性的方法
        1.3.3 淬火敏感性的影响因素
    1.4 淬火过程数值模拟技术
        1.4.1 淬火过程数值模拟技术的发展
        1.4.2 国内外常用的数值模拟软件
    1.5 本论文研究目的、意义与内容
        1.5.1 研究目的与意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验材料及方法
    2.1 实验整体流程
    2.2 实验方案
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 固溶—分级淬火—时效热处理
    2.3 组织观察
        2.3.1 XRD分析
        2.3.2 DSC分析
        2.3.3 TEM观察
    2.4 性能分析
        2.4.1 硬度测试(布氏硬度)
        2.4.2 电导率测试
    2.5 TTT曲线绘制
    2.6 TTP曲线绘制
第三章 Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc合金的淬火敏感性
    3.1 实验合金的TTT曲线
        3.1.1 合金淬火态电导率及其变化
        3.1.2 TTT曲线的绘制
    3.2 实验合金的TTP曲线
        3.2.1 合金时效态硬度及其变化
        3.2.2 TTP曲线的绘制
    3.3 不同Sc含量对Al-Zn-Mg-Cu-Zr淬火敏感性的影响
    3.4 JMatPro软件模拟的TTT和CCT曲线
    3.5 分析与讨论
        3.5.1 析出的热力学驱动力
        3.5.2 析出相的形核、长大与粗化
        3.5.3 合金的相变动力学
    3.6 本章小结
第四章 Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc合金的组织观察与分析
    4.1 DSC分析
    4.2 XRD分析
    4.3 TEM观察
    4.4 结果分析与讨论
        4.4.1 淬火敏感性产生的原因
        4.4.2 Sc元素对合金淬火敏感性的影响
    4.5 本章小结
第五章 Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc合金淬火过程的有限元模拟
    5.1 基本假设及数学模型
        5.1.1 淬火过程基本假设及参数设定
        5.1.2 淬火过程中温度场数学模型
        5.1.3 淬火过程中应力场数学模型
        5.1.4 等效应力
    5.2 Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.4Sc铝合金的物性参数曲线
    5.3 有限元模型的建立
    5.4 淬火温度场分析
    5.5 淬火应力场分析
        5.5.1 淬火残余应力分布
        5.5.2 应力场整体变化趋势
        5.5.3 构件淬火变形结果
        5.5.4 不同淬火方式对合金残余应力的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录



本文编号：4001759