Al-Zn-Mg-Cu合金时效硬化行为的EET理论研究

发布时间：2017-09-08 13:40

  本文关键词：Al-Zn-Mg-Cu合金时效硬化行为的EET理论研究

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【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu合金具有良好的物理性能和力学性能,广泛的应用于航空、汽车、机械等行业。主要合金元素及其含量和时效按何种序列进行对Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与力学性能有重要影响。本文通过固溶时效处理、显微组织观察、硬度检测、合金基体固溶体与析出相的价电子结构计算分析,研究了Zn/Mg比和Cu含量对合金组织与时效硬化行为的影响,分析了Zn/Mg比和Cu含量对Al-Zn-Mg-Cu合金析出相形核和时效硬化行为影响的微观本质。实验结果表明,Al-6.2Zn-2.3Mg合金峰时效时间明显短于Al-5.0Zn-3.0Mg合金峰时效时间;Al-6.2Zn-2.3Mg合金时效初期的硬化速率大于Al-5.0Zn-3.0Mg合金时效初期的硬化速率;120℃时效时,Al-6.2Zn-2.3Mg合金硬化行为具有双峰特征,而Al-5.0Zn-3.0Mg合金硬化双峰特征不明显。120℃时效时,Al-6.2Zn-2.3Mg-1.5Cu和Al-6.2Zn-2.3Mg-3.5Cu合金时效硬化不具有双峰特征,时效初期合金硬度增加较快,时效中后期合金硬度变化不大;165℃时效时,随着时效时间的延长,Al-6.2Zn-2.3Mg-xCu合金的硬度变化较大,且随含Cu量的增加,硬度值的变化幅度增加。EET计算发现,时效初期基体固溶体中原子偏聚的形成是Al-Zn-Mg-Cu合金按何种序列进行时效的微观本质。Al-Zn-Mg-Cu合金按η相析出惯序进行时效的原因在于Zn-Mg原子间的作用力最强,结合最稳定,优先形成了大量的α-Al-Zn-Mg原子团簇,为η相析出序列GP区的形成提供了条件。Al-Zn-Mg-Cu合金时效存在η相和T相两种析出序列的原因在于时效初期除优先形成了大量的α-Al-Zn-Mg原子团簇外,还因Al-Mg原子间的强作用力,形成了以Zn原子为中心的Al-Mg-Zn-Mg-Al复合固溶体,为T相析出序列GP区的形成提供了条件。EET计算发现,Al-Zn-Mg-Cu合金基体三元固溶体α-Al-Mg-Cu中,Al-Mg原子间作用力最强,Mg-Cu原子间作用力次之;当含Cu量较少时,时效初期形成的α-Al-Zn-Mg-Cu-Mg-Zn-Al复合固溶体为含Cu的GP区形成提供了条件,进而形成含Cu的η′和η相;当Cu含量较大时,形成的α-Al-Mg-Cu固溶体为S相析出序列的GPB区的形成提供了条件。
【关键词】：Al-Zn-Mg-Cu合金 时效硬化行为 固溶体 强化相 价电子结构
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG166.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究概况9-11
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu合金的合金化11-12
• 1.3.1 主要合金元素的作用11-12
• 1.3.2 微合金化元素的作用12
• 1.4 Al-Zn-Mg-Cu合金的析出相12-15
• 1.5 Al-Zn-Mg-Cu合金的热处理15-17
• 1.5.1 均匀化退火处理15-16
• 1.5.2 固溶处理16
• 1.5.3 时效处理16-17
• 1.6 Al-Zn-Mg-Cu合金EET的研究现状17-19
• 1.7 本论文选题的目的与意义19-20
• 1.8 本论文的主要研究内容20-21
• 2 实验内容与研究方法21-27
• 2.1 实验内容与方法21-22
• 2.1.1 实验材料21
• 2.1.2 实验内容与方法21-22
• 2.2 理论研究内容与计算方法22-27
• 2.2.1 理论研究内容22
• 2.2.2 理论计算方法22-27
• 3 主要元素对Al-Zn-Mg-Cu合金时效硬化行为的影响27-43
• 3.1 Zn/Mg对Al-Zn-Mg合金组织与时效硬化行为的影响27-30
• 3.1.1 合金铸态显微组织27-28
• 3.1.2 合金单级时效显微组织28-29
• 3.1.3 合金时效硬化行为分析29-30
• 3.2 双级时效温度对Al-Zn-Mg合金组织与时效硬化行为的影响30-35
• 3.2.1 合金双级时效显微组织30-34
• 3.2.2 时效温度对合金组织与时效硬化行为的影响34-35
• 3.3 Cu含量对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与时效硬化行为的影响35-43
• 3.3.1 Al-Zn-Mg-Cu合金低温时效显微组织35-36
• 3.3.2 Al-Zn-Mg-Cu合金低温时效硬化行为分析36-37
• 3.3.3 Al-Zn-Mg-Cu合金高温时效显微组织37-41
• 3.3.4 Al-Zn-Mg-Cu合金高温时效硬化行为分析41-43
• 4 Al-Zn-Mg-Cu合金析出相形核与时效硬化行为的EET分析43-70
• 4.1 合金基体α固溶体的价电子43-51
• 4.1.1 α-Al晶胞的价电子结构43-44
• 4.1.2 合金基体二元固溶体的价电子结构44-46
• 4.1.3 合金基体三元固溶体的价电子结构46-49
• 4.1.4 合金基体四元固溶体的价电子结构49-51
• 4.2 合金强化相的价电子结构51-61
• 4.2.1 GP区的价电子结构51-52
• 4.2.2 η′相的价电子结构52-54
• 4.2.3 η 相的价电子结构54-55
• 4.2.4 GPB区的价电子结构55-56
• 4.2.5 S′′相的价电子结构56-57
• 4.2.6 S相的价电子结构57-58
• 4.2.7 S′相的价电子结构58-59
• 4.2.8 T相的价电子结构59-61
• 4.3 合金时效硬化行为的EET理论分析61-70
• 4.3.1 Al-Zn-Mg合金Zn、Mg的固溶强化作用61-62
• 4.3.2 Zn、Mg对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响62-63
• 4.3.3 Al-Zn-Mg合金析出相的强化作用63-65
• 4.3.4 Cu对Al-Zn-Mg-Cu合金基体固溶体价电子结构的影响65-67
• 4.3.5 Cu对Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出惯序的影响67
• 4.3.6 Al-Zn-Mg-Cu合金析出相的强化作用67-70
• 5 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间发表学术论文情况75-76
• 致谢76

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本文编号：814364