半固态粉末轧制2024铝合金带材的研究

发布时间：2017-10-24 05:40

  本文关键词：半固态粉末轧制2024铝合金带材的研究

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【摘要】：半固态粉末轧制是一种集半固态加工和粉末轧制于一体的新型带材制备工艺,该工艺具有短流程、近终成型、低能耗等一系列优点,制备的带材相对密度高,显微组织均匀,晶粒细小。目前已有半固态粉末挤压制备合金和复合材料等方面的研究,但是尚未见有半固态粉末轧制2024铝合金带材的报道。本文采用半固态粉末轧制法制备2024铝合金带材,并对带材作进一步的热轧致密化处理。为了提升带材性能,还对致密化后的带材进行热处理。主要研究结果如下:半固态粉末轧制成形受液相分数影响明显。液相分数过低,带材中孔隙率高;液相分数高,轧制过程中带材容易断裂,难以轧制成形完整的带材。与25℃下的固态轧制相比,半固态粉末轧制力较低,在585℃保温40min轧制时,轧制力仅为25℃下固态粉末轧制的1/3。继续升高温度,轧制力减小较慢,带材致密度、显微硬度都随保温温度的升高而增大。在该条件下,显微组织中原始粉末颗粒边界完全消除,晶粒为细小的等轴晶,远小于铸态晶粒,平均尺寸为10.68um,在部分晶界处有第二相出现。在半固态粉末轧制过程中,粉末颗粒表面的氧化膜破碎,部分氧化物被挤入基体中,作为增强相与基体结合,另一部分氧化物与析出相分布于晶界处,加上带材不致密,使其拉伸性能较差。最佳的粉末保温参数是将粉末在585℃下保温40min;轧制带材的显微硬度、抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、相对密度分别达到83HV、128MPa、105MPa、3.1%、93.7%。在致密化过程中,当变形量小于40%时,带材相对密度升高迅速,继续增大热轧变形量,相对密度增加不明显,但带材强度不断提高。最优的热轧保温温度为450℃,在该条件下晶粒不会过分长大。带材经75%变形量热轧之后,原来位于晶界处的一次相消失,团聚的氧化物也均匀分散;同时第二相粒子也有一定量的析出,并在基体中均匀地分布。热轧后带材的显微硬度、抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为149HV,395MPa、308MPa和12.1%。带材显微硬度随固溶温度的升高先升高后降低,随着固溶时间的延长也呈现出相同的变化趋势。时效处理之后,带材中均匀分布有大量的Cu Al2、Al2Cu Mg强化相和少量分散的氧化物粒子。最佳热处理工艺为490℃固溶45min后水淬,再在180℃时效12h。其显微硬度为223HV,抗拉强度为526MPa,屈服强度为449MPa,断后伸长率为11.3%,拉伸试样的断裂方式为韧性断裂。
【关键词】：半固态粉末轧制 2024铝合金带材 显微组织 力学性能 热处理
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 2024 铝合金概述13-14
• 1.2.1 2024 铝合金简介13
• 1.2.2 2024 铝合金的后处理13-14
• 1.3 新工艺制备带材的概述14-17
• 1.3.1 喷射轧制制备合金带材14-15
• 1.3.2 半固态轧制制备合金带材15-16
• 1.3.3 粉末轧制法制备合金带材16-17
• 1.4 半固态粉末轧制的概念及研究现状17-20
• 1.4.1 粉末轧制法的国内外研究现状17-18
• 1.4.2 半固态轧制的国内外研究现状18-19
• 1.4.3 半固态粉末加工国内外研究现状19-20
• 1.5 材料的轧制致密化20-21
• 1.6 本课题的研究意义及主要内容21-22
• 1.6.1 研究意义21
• 1.6.2 研究的主要内容21
• 1.6.3 课题来源21-22
• 第二章 实验过程与方法22-29
• 2.1 实验材料22-23
• 2.2 半固态粉末轧制工艺设计23-25
• 2.2.1 粉末保温温度的选择24-25
• 2.2.2 粉末保温时间的选择25
• 2.2.3 轧辊辊缝的选择25
• 2.3 热轧实验25
• 2.4 热处理实验25-26
• 2.5 带材的分析和测试26-29
• 2.5.1 轧制力的测试26
• 2.5.2 光学显微组织及扫描电镜分析26
• 2.5.3 物相分析26
• 2.5.4 显微硬度测试26-27
• 2.5.5 密度测试和致密度计算27
• 2.5.6 拉伸性能测试27-29
• 第三章 半固态粉末轧制成形2024铝合金带材29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 半固态粉末轧制带材过程29-32
• 3.2.1 半固态粉末的液相分数29-31
• 3.2.2 半固态粉末轧制带材31-32
• 3.3 半固态粉末轧制的轧制力32-35
• 3.3.1 保温温度对半固态粉末轧制力的影响32-34
• 3.3.2 保温时间对轧制力的影响34-35
• 3.4 半固态粉末轧制带材沿长度和宽度方向厚度和密度的变化35-37
• 3.4.1 带材沿长度方向的厚度和密度变化35-36
• 3.4.2 稳定阶段带材沿宽度方向厚度和密度的变化36-37
• 3.5 辊缝对半固态粉末轧制带材的影响37-38
• 3.6 主要工艺参数对半固态组织的影响38-45
• 3.6.1 保温温度对半固态粉末轧制组织的影响38-42
• 3.6.2 保温时间对半固态粉末轧制组织的影响42-44
• 3.6.3 半固态粉末轧制带材表面和心部的显微组织44-45
• 3.7 半固态粉末轧制工艺参数对致密化及力学性能影响45-47
• 3.8 半固态粉末轧制过程的氧化物47-49
• 3.9 铸造态和半固态粉末轧制态显微组织对比49-50
• 3.10 本章小结50-52
• 第四章 半固态粉末轧制带材的热轧致密化、显微组织和力学性能52-67
• 4.1 引言52
• 4.2 热轧致密化52-57
• 4.2.1 半固态粉末轧制带材的孔隙52-53
• 4.2.2 热轧带材的致密化行为53-57
• 4.3 热轧温度对带材组织和性能的影响57-59
• 4.3.1 热轧温度对带材显微组织的影响57-58
• 4.3.2 热轧温度对带材力学性能的影响58-59
• 4.4 热轧变形量对带材显微组织和力学性能的影响59-63
• 4.4.1 热轧变形量对带材显微组织的影响59-62
• 4.4.2 热轧变形量对带材力学性能的影响62-63
• 4.5 热轧后带材的氧化物63-65
• 4.6 本章小结65-67
• 第五章 热处理对带材显微组织和力学性能影响67-78
• 5.1 引言67
• 5.2 固溶处理对合金带材的显微组织和硬度的影响67-72
• 5.2.1 固溶处理对2024铝合金显微组织的影响67-70
• 5.2.2 固溶处理对2024铝合金硬度的影响70-72
• 5.3 时效处理对带材显微组织和力学性能的影响72-77
• 5.3.1 时效处理对带材显微组织的影响72
• 5.3.2 时效处理对带材力学性能的影响72-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-87
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果87-88
• 致谢88-89
• 附件89

【参考文献】

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本文编号：1087318