2297合金形变热处理工艺及不同温度下的力学行为研究

发布时间：2017-09-18 14:11

  本文关键词：2297合金形变热处理工艺及不同温度下的力学行为研究

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【摘要】：2297合金在航空航天领域具有广泛的应用,并且合金大多数情况下应用在温差较大的极端环境下,这对合金的比强度、断裂韧性、抗应力腐蚀等性能以及在高温、低温下服役性能提出了更高的要求,为此,本文采用硬度测试、不同温度下的拉伸性能测试、金相显微组织观察、扫描电镜和透射电镜等分析手段,研究了形变热处理工艺对合金组织及性能的影响,从而为2297铝锂合金工艺制度的进一步优化提供一定指导;并且还初步探讨了2297铝锂合金在高温和低温条件下变形的力学性能及其变形机理。对热轧态2297铝锂合金采用不同固溶温度、固溶时间、时效温度、时效前不同预变形量的形变热处理工艺,研究其对合金组织性能的影响。结果显示:(1)在时效前未引入预变形时,530℃/60min固溶+175℃/24h时效处理可得到较优的综合力学性能;时效前引入不同预变形量后,530℃/60min固溶+10%预变形+160℃/36h时效处理可得到更优的综合力学性能。(2)较无预变形的工艺制度,10%的预变形屈服强度提高18%,抗拉强度提高10%,而延伸率略有降低。由于引入预变形后,预变形引入了适量的位错,促进了T1相的形核,θ'相的析出明显降低。其中T1相是铝锂合金的主要强化相,高密度的T1相可有效钉扎位错,使得合金强度大幅提高,合金强韧性得到有效改善。对时效态2297铝锂合金采用高温(150℃、300℃、450℃)、低温(-180℃)的拉伸试验,探讨不同温度条件下变形的力学性能变化及变形机理。结果显示:(1)2297铝锂合金在高温拉伸时,在同一应变速率下,流变应力随变形温度的升高而下降,延伸率随温度的升高而升高。但在应变速率为0.0001/s,变形温度为300℃时,延伸率不符合这一常规规律,初步推断由于第二相在300℃发生过度长大,从而影响塑性。在同一变形温度下,流变应力随应变速率的升高而增加,延伸率随应变速率的升高而降低。(2)2297铝锂合金在低温条件下进行拉伸实验时,与室温条件下拉伸相比,强度有明显升高,塑性也稍有提高。由于变形温度降低时,晶体内位错的短程阻力急剧增大,平面滑移收到抑制,加工硬化率增加,变形均匀性增加,以致合金强度增加,塑性也有所提高。
【关键词】：2297合金 形变热处理工艺 组织与性能 高温拉伸 低温拉伸
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG166.3
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-24
• 1.1 铝锂合金系列简介8-13
• 1.1.1 铝锂合金牌号分类8-9
• 1.1.2 铝锂合金主要强化相9-12
• 1.1.3 铝锂合金主要合金元素的作用12-13
• 1.2 铝锂合金研究现状13-18
• 1.2.1 国外铝锂合金研究现状13-17
• 1.2.2 国内铝锂合金研究现状17-18
• 1.3 铝锂合金形变热处理工艺研究18-21
• 1.3.1 固溶处理对铝锂合金组织性能的影响19
• 1.3.2 时效处理对铝锂合金组织性能的影响19-20
• 1.3.3 时效前预变形对合金组织性能的影响20-21
• 1.4 铝锂合金力学行为的研究现状21-22
• 1.4.1 铝锂合金的高温服役行为21-22
• 1.4.2 低温对铝锂合金力学行为的影响22
• 1.5 本课题研究的目的、内容及意义22-24
• 2 实验材料及方法24-28
• 2.1 实验材料24
• 2.2 实验方案24-25
• 2.3 实验方法25-28
• 2.3.1 形变热处理实验25
• 2.3.2 高、低温拉伸实验25
• 2.3.3 力学性能测试25-27
• 2.3.4 显微组织观察27-28
• 3 形变热处理工艺对2297铝锂合金组织性能的影响28-46
• 3.1 固溶时效工艺对2297铝锂合金组织性能的影响28-35
• 3.1.1 固溶处理对2297铝锂合金组织的影响28-32
• 3.1.2 时效工艺对2297铝锂合金组织性能的影响32-35
• 3.2 预变形对2297铝锂合金组织性能的影响35-40
• 3.2.1 不同预变形量下2297铝锂合金力学性能36-39
• 3.2.2 不同预变形量下2297铝锂合金微观组织39-40
• 3.3 分析与讨论40-45
• 3.3.1 固溶处理40-42
• 3.3.2 时效处理42-43
• 3.3.3 预变形+时效处理43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 不同温度下2297合金力学行为的研究46-56
• 4.1 2297铝锂合金高温力学行研究46-51
• 4.1.1 高温拉伸力学性能46-48
• 4.1.2 断口形貌特征48-50
• 4.1.3 分析与讨论50-51
• 4.2 2297铝锂合金低温力学行为及影响因素研究51-54
• 4.2.1 低温拉伸力学性能51-53
• 4.2.2 低温拉伸断口形貌53-54
• 4.2.3 分析与讨论54
• 4.3 本章小结54-56
• 5 结论56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61

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