初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响

发布时间：2017-08-09 12:40

  本文关键词：初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响

  更多相关文章： 7085铝合金 形变储能 慢速升温 快速升温 长时间固溶 微结构组织

【摘要】：超高强铝合金由于比强度高、韧性好、制造成本低等一系列优点被广泛应用于航天和国防领域。我国对超高强铝合金的研究起步相对较晚,为了追上国外的研究步伐,满足我国航天国防的需求。探索超高强铝合金的加工与热处理工艺,特别是能应用于工业上的工艺一直是备受关注的研究课题。本文以7085铝合金为原材料,通过微观组织金相、XRD、EBSD分析以及硬度和电导率测试、拉伸性能及断口特征分析、晶间腐蚀和剥落腐蚀测试,探究了初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响,具体研究工作和结论如下:(1)在7085铝合金挤压材的基础上,进行40%热机械压缩(350℃×2 h保温)热压成7085铝合金热压材。发现热压材在热压过程中发生了动态连续再结晶,导致热压材合金内部的低角度晶界比例大幅度下降,但仍具有很高的位错,位错密度约是挤压材的5.4倍,而这较高的形变储能则会加快热压材合金的热处理进程。(2)7085铝合金挤压材与热压材在固溶时,溶质原子溶入基体后会与基体原子产生原子尺度的微区晶格畸变,这些微区晶格畸变移动时,异号畸变相互湮灭,同号畸变相互囤积形成大的晶格畸变,大的晶格畸变又逐渐汇聚一排形成位错。(3)7085铝合金挤压材由于初始形变储能低,在慢速升温过程以回复为主,升温过程中不会发生明显的再结晶与晶粒长大现象。而对于初始形变储能高的7085铝合金热压材,慢速升温未能有效的抑制再结晶,反而由于在高温区行留时间过长,导致合金发生再结晶和晶粒的长大。(4)长时间的升温固溶并没有大幅度降低7085铝合金的力学性能。慢速升温固溶能够抑制形变储能低的7085铝合金挤压材的再结晶,但升温速率过慢、固溶时间过长总体上并不利于7085铝合金挤压材的力学性能的提高。而7085铝合金热压材由于高的初始形变储能,促进了再结晶;在快速升温固溶处理下,发生了适宜的再结晶,在对合金强度影响很小的情况下,提高了合金的延伸率,但由于消耗了低角度晶界导致抗晶间腐蚀性能有所下降。(5)7085铝合金热压材Y方向上因为热压工艺导致晶粒被拉长,等轴性下降,但在进行快速升温固溶处理后,发生再结晶提高了合金的等轴性。发现可以通过调控高初始形变储能材料的升温固溶制度来调控再结晶,从而改变晶粒的形貌,提高合金的抗剥落腐蚀性能。(6)7085铝合金挤压材与热压材在慢速升温固溶处理时,第二相的析出有所改变,特别是在慢速升温固溶24 h处理下,导致合金的抗晶界腐蚀性能降低。第二相的改变可能是由于长时间的升温固溶使得第二相发生了粗化、再溶解或析出新的相,具体变化还有待进一步考证,但总体上热压材的抗晶间腐蚀性能在同一热处理制度下要略差于挤压材合金。
【关键词】：7085铝合金 形变储能 慢速升温 快速升温 长时间固溶 微结构组织
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG379;TG156.94
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 本文研究背景12-13
• 1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金研究现状13-16
• 1.2.1 国外Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展13-15
• 1.2.2 国内Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展15-16
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金合金化机理16-20
• 1.3.1 主合金元素17-18
• 1.3.2 微量合金元素18-19
• 1.3.3 杂质合金元素19-20
• 1.4 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的强化机制20-21
• 1.4.1 固溶强化20
• 1.4.2 时效、析出强化20
• 1.4.3 位错强化20-21
• 1.4.4 晶界强化21
• 1.5 Al-Zn-Mg-Cu系形变铝合金加热时的变化21-25
• 1.5.1 回复22-23
• 1.5.2 再结晶23-24
• 1.5.3 晶粒的长大24-25
• 1.6 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的腐蚀类型25-26
• 1.6.1 点腐蚀25
• 1.6.2 晶间腐蚀25-26
• 1.6.3 剥落腐蚀26
• 1.7 本文的主要研究目的与内容26-27
• 1.8 本章小节27-28
• 第二章 合金制备及实验方法28-37
• 2.1 合金成分设计及其制备28-33
• 2.1.1 合金成分设计29
• 2.1.2 合金的熔铸及成分检测29-30
• 2.1.3 均质化处理30
• 2.1.4 锻造处理30-31
• 2.1.5 挤压加工31
• 2.1.6 热机械压缩31-32
• 2.1.7 热处理32
• 2.1.8 实验编号32-33
• 2.2 合金性能测试33-35
• 2.2.1 显微硬度33
• 2.2.2 电导率33
• 2.2.3 拉伸性能33-34
• 2.2.4 抗腐蚀性能34-35
• 2.3 合金组织结构分析35-36
• 2.3.1 OM分析35
• 2.3.2 SEM分析35
• 2.3.3 XRD分析35
• 2.3.4 EBSD分析35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 不同初始形变储能的7085铝合金在快、慢速升温过程中微结构的演变37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 实验方法37-38
• 3.3 实验结果及讨论38-54
• 3.3.1 XRD分析38-47
• 3.3.2 EBSD分析47-52
• 3.3.3 显微硬度及电导率52-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 升温速率及固溶时间对7085铝合金挤压材组织与性能的影响55-74
• 4.1 引言55
• 4.2 实验方法55-56
• 4.3 实验结果56-70
• 4.3.1 金相组织56-58
• 4.3.2 XRD分析与位错强化58-60
• 4.3.3 EBSD分析与低、高角度晶界强化60-64
• 4.3.4 电导率、硬度及拉伸性能64-67
• 4.3.5 抗晶间腐蚀与抗剥落腐蚀性能67-70
• 4.4 分析与讨论70-72
• 4.4.1 挤压材合金的强化分析70-71
• 4.4.2 挤压材合金抗腐蚀性能分析71-72
• 4.5 本章小结72-74
• 第五章 升温速率及固溶时间对7085铝合金热压材组织与性能的影响74-92
• 5.1 引言74
• 5.2 实验方法74-75
• 5.3 实验结果75-88
• 5.3.1 金相组织75-77
• 5.3.2 XRD分析与位错强化77-79
• 5.3.3 EBSD分析与低、高角度晶界强化79-83
• 5.3.4 电导率、硬度及拉伸性能83-85
• 5.3.5 抗晶间腐蚀与抗剥落腐蚀性能85-88
• 5.4 分析与讨论88-91
• 5.4.1 热压材合金的强化分析88-89
• 5.4.2 热压材合金抗腐蚀性能分析89-91
• 5.5 本章小结91-92
• 第六章 总结与展望92-95
• 6.1 全文的工作小结92-93
• 6.2 本文的主要创新点93-94
• 6.3 工作展望94-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-100
• 攻读硕士学位期间的科研成果100-101

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