中强高韧变形铝合金力学性能的研究

发布时间：2025-03-18 06:06

　　Al-Zn-Mg-Cu系铝合金目前是轮毂轻量化热门研究对象。而采用微合金化和过滤法去除熔体夹杂物都是提高铝合金疲劳性能的有效方法。本研究使用三种Al-Zn-Mg-Cu铝合金基体,单独添加Sc元素和复合添加Sc、Zr和Ce元素,浇注过程中使用泡沫陶瓷过滤器。铸锭均匀化后使用单向自由锻,再继以冷轧和固溶后冷锻三种工艺,经不同时效工艺后主要观察Sc元素对合金微观组织和力学性能的影响。获得结论如下:①复合添加Sc和Zr元素比单独添加Sc元素具有更好的晶粒细化效果。这主要是由于形成具有高对称度结构的次生Al3(Sc,Zr)相粒子,此粒子可以作为非均质形核核心,从而细化晶粒。②复合添加钪铈元素合金力学性能比之单独添加钪铈元素下降明显。③在复合加入Zr、Cr的情况下,锻造后Sc元素能明显提高合金的强度,在时效态下11#Sc0.1综合力学性能最好,其抗拉强度为507.96MPa,屈服强度469.7MPa,延伸率8.9%,布氏硬度130HBW。④三种不同工艺下都是Sc0.15比Sc0.1具有更高的强度,但延伸率下降;含0.20%Sc合金力学性能下降严重。⑤14#含钪0.1%的合金试样采用锻造直接固溶时效工...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源和研究背景意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 研究背景
        1.1.3 研究的主要内容和意义
    1.2 Al-Zn-Mg-Cu铝合金国内外发展情况
        1.2.1 Al-Zn-Mg-Cu铝合金国外发展情况
        1.2.2 Al-Zn-Mg-Cu铝合金国内发展情况
        1.2.3 稀土元素在Al-Zn-Mg-Cu铝合金中的应用情况
    1.3 Al-Zn-Mg-Cu铝合金增强增韧途径
        1.3.1 优化合金成分
        1.3.2 熔体净化处理
        1.3.3 Al-Zn-Mg-Cu铝合金的铸造锻造
    1.4 Al-Zn-Mg-Cu的热处理
        1.4.1 Al-Zn-Mg-Cu的均匀化
        1.4.2 Al-Zn-Mg-Cu的固溶处理
        1.4.3 Al-Zn-Mg-Cu的时效处理
    本章小结
第二章 实验材料和分析手段
    2.1 实验材料
    2.2 实验流程
    2.3 实验设备
    2.4 实验合金的配料、熔炼过滤处理和浇注
        2.4.1 合金的配料
        2.4.2 熔炼、熔体处理和浇注
    2.5 合金的均匀化
    2.6 合金的锻造
    2.7 热处理
    2.8 合金力学性能和硬度的检测
        2.8.1 硬度测试
        2.8.2 力学性能的测试
    2.9 对实验合金进行宏观、微观检测断口观察分析
        2.9.1 低倍宏观分析
        2.9.2 微观金相分析
        2.9.3 扫描电镜分析
        2.9.4 透射电镜分析
    本章小结
第三章 Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2-X铝合金的组织和力学性能
    3.1 Ti0.05、Sc0.2、Zr0.15、Ce0.2、Sr0.05分别对Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2合金晶粒细化的影响
    3.2 Sc0.2对Zn4.5Mg2.OCu1.0Cr0.2合金组织的影响
        3.2.1 Sc0.2对Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2合金均匀化组织的影响
        3.2.2 Sc0.2对Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2合金锻造后固溶时效热处理组织的影响
    3.3 Sc0.2对Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2合金锻造后固溶时效热处理力学性能和硬度的影响
    3.4 Sc0.2对Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2合金试棒断裂韧性的影响
    3.5 Zn4.5Mg2.0Cu1.0Cr0.2-X重固溶力学性能的研究
    本章小结
第四章 钪铈对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金组织和性能的影响
    4.1 单独钪铈和钪铈复合分别对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Cr0.1合金晶粒细化的影响
    4.2 Sc0.1对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金锻造后固溶时效热处理组织的影响
        4.2.1 Sc0.1对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金均匀化组织的影响
        4.2.2 Sc0.1对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金终态组织的影响
        4.2.3 Sc0.1对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金力学性能的影响
        4.2.4 Sc0.1对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金断口韧性的影响
    4.3 Ce0.2对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金锻造后固溶时效热处理力学性能的影响
    4.4 ScO.1Ce0.2对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金锻造后固溶时效热处理力学性能的影响
    4.5 Sc0.1和Sc0.1Ce0.2对Zn4.5Mg1.8Cu1.2Zr0.15Cr0.1合金重固溶力学性能的研究
    本章小结
第五章 不同含钪量在三种不同加工工艺下对Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2组织和力学性能的影响
    5.1 不同含钪量对Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金均匀化组织的影响
    5.2 Sc0.20对Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金锻后组织的影响
    5.3 热锻后直接固溶时效工艺对Sc0.10和Sc0.15两种不同含钪量的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金组织和力学性能的影响
        5.3.1 不同时效工艺对含Sc0.10和Sc0.15的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金铸锭组织的影响
        5.3.2 不同时效工艺对含Sc0.10和Sc0.15的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金铸锭力学性能和硬度的影响
        5.3.3 不同时效工艺对含Sc0.10和Sc0.15的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2合金铸锭断口韧性的影响
    5.4 热锻后直接再使用冷轧工艺对Sc0.10、Sc0.15和Sc0.20三种含钪量的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金组织和力学性能的影响
        5.4.1 热锻后再使用冷轧工艺对Sc0.10、Sc0.15和Sc0.20三种含钪量的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金组织的影响
        5.4.2 热锻后再使用冷轧工艺对Sc0.10、Sc0.15和Sc0.20三种含钪量的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金力学性能和硬度的影响
        5.4.3 热锻后再使用冷轧工艺对Sc0.10、Sc0.15和Sc0.20三种含钪量的Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金断裂韧性的影响
    5.5 锻造固溶后再冷锻变形工艺对三种含钪量Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金组织和力学性能的影响
        5.5.1 锻造固溶后再冷锻变形工艺对三种含钪量Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金组织的影响
        5.5.2 锻造固溶后再冷锻变形工艺对三种种含钪量Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金力学性能和硬度的影响
        5.5.3 锻造固溶后再冷锻变形工艺对三种含钪量Zn5.0Mg2.0Cu1.6Zr0.15Cr0.2铝合金断裂韧性的影响
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：4036122