7N01铝合金自然时效对后续人工时效性能的影响

发布时间：2017-08-21 22:39

  本文关键词：7N01铝合金自然时效对后续人工时效性能的影响

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【摘要】：Al-Zn-Mg合金属于可热处理强化铝合金,并作为结构件材料被广泛应用于航空航天和交通运输领域。而其中7N01铝合金作为典型的商用中高强Al-Zn-Mg合金,因其具有比较均衡的力学性能、成型性能、焊接性能、耐腐蚀性能而被大量用于如高速列车、地铁等轨道交通车辆的制造。7N01铝合金具有强烈的自然时效效应,且在实际人工时效处理过程中很难完全避免,因此,研究自然时效因素的加入对后续人工时效性能的影响具有较强的工程意义。本文采用商用7N01铝合金作为研究对象,主要利用力学性能测试、扫描电子显微镜(SEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)表征、示差扫描量热法(DSC)分析等手段,系统研究了自然时效对后续人工时效包括微观结构及宏观力学性能的影响。并且设计了一种提高7N01铝合金力学性能的三级时效工艺。论文主要成果总结如下：(1)自然时效形成的溶质原子团簇在人工时效早期阶段的“回溶”,不仅与人工时效温度有关,也和自然时效时间密切相连。在120℃人工时效条件下,自然时效团簇随着自然时效时间的延长而由“完全回溶”向“部分回溶”转变；而经过充分自然时效(NA(110HV))后生成的团簇即使在140℃人工时效也不会完全“回溶”。(2)自然时效预处理对后续单级人工时效性能提升具有积极作用。自然时效形成的团簇在人工时效阶段不论是发生“部分回溶”还是“完全回溶”,都不会降低人工时效峰值状态的硬度,峰值时效硬度甚至会随着自然时效时间的延长反而有小幅提升,并且还会使时效峰值出现的时间比单级T6处理明显提前。此外,自然时效还能抑制后续较高温度人工时效过程中过时效倾向的出现。(3)NA(自然时效)+110℃/10 h+140℃/8 h三级时效获得的峰值强度在一定范围内随着自然时效预时效程度的提高而增加。充分自然时效的7N01铝合金经所述三级时效处理后,屈服强度(395.8 MPa)和抗拉强度(448.2 MPa)比单级T6时效处理分别提高9.0%及10.7%,同时不损失延伸率(13.8%)。此外,还可以使人工时效时间在自然时效+单级人工时效的双级时效工艺基础上进一步缩短,降低至20 h以内。(4)7N01铝合金经过三级时效处理后,主要强化相是GP区和细小的η'相。自然时效生成的团簇,在后续人工时效阶段并没有全部溶解,或者全部作为形核核心转变为η'相。根据其在后续人工时效过程中的演变路径,自然时效团簇可分为三类：(i)一直稳定保留至时效终了；(ii)通过“回溶”促进η'相析出；(iii)以及可以充当η'相形核核心直接向其转变。
【关键词】：7N01铝合金 时效 强度 TEM 析出相
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG166.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-28
• 1.1 引言13
• 1.2 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金国内外发展进程和应用概况13-16
• 1.3 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金热处理工艺进展16-23
• 1.3.1 均匀化处理16-17
• 1.3.2 固溶处理17-19
• 1.3.3 淬火处理19-20
• 1.3.4 时效处理20-23
• 1.4 Al-Zn-Mg-(Cu)合金中的析出相及转化路径23-25
• 1.4.1 GP zones和Clusters24
• 1.4.2 亚稳相η'相24-25
• 1.4.3 平衡相η相25
• 1.5 铝合金在轨道交通车辆上的应用25-26
• 1.6 本论文的研究目的和意义26-28
• 第2章 实验条件和实验方法28-36
• 2.1 实验材料28
• 2.2 实验仪器与设备28-29
• 2.3 实验过程与方法29-30
• 2.4 力学性能测试30-31
• 2.4.1 显微硬度测试30
• 2.4.2 拉伸测试30-31
• 2.5 显微组织分析31-34
• 2.5.1 金相组织分析31-32
• 2.5.2 透射电子显微镜观察32-34
• 2.5.3 扫描电子显微镜观察34
• 2.6 示差扫描量热法热分析34-35
• 2.7 导电率测量35-36
• 第3章 7N01铝合金单级时效处理的析出行为及力学性能36-50
• 3.1 自然时效36-40
• 3.2 单级人工时效40-47
• 3.2.1 人工时效温度对早期析出行为的影响41-43
• 3.2.2 120℃人工时效析出过程43-47
• 3.3 7N01铝合金单级时效力学性能47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 7N01铝合金自然时效对人工时效性能的影响50-64
• 4.1 自然时效对后续单级人工时效效果的影响50-54
• 4.2 三级时效工艺的提出与验证54-58
• 4.3 不同自然时状态的三级时效处理58-59
• 4.4 自然时效对三级时效峰值硬度状态析出相的影响59-60
• 4.5 三级时效中自然时效对人工时效阶段析出路径的影响与讨论60-62
• 4.6 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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本文编号：715581