主合金元素对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织及均热态组织的影响

发布时间：2017-11-28 07:14

  本文关键词：主合金元素对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织及均热态组织的影响

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【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系合金因具有高的比强度、良好的韧性、较高的疲劳性能及耐腐蚀性能而成为航空航天工业中重要的轻质结构材料。近三十年来,各国材料工作者通过不断地调整优化主合金元素含量,改变微合金化元素的种类及含量以及降低杂质元素含量开发了一系列的高强铝合金,如7050、7150、7055、7449、7136、7056等。其中,由加拿大铝业公司于2004年开发的7056铝合金是一种非常有前途的新合金,与7055铝合金相比,7056合金显著提高了Zn元素的含量,适当降低了Mg.Cu元素的含量；7056-T7951与7449合金相比,断裂韧性提高了40-50%；与7150铝合金相比,耐腐蚀性能更高。本文在7056合金的基础上,进一步调整了其主合金元素含量的配比关系,得了一种新型合金A1,然后在合金A1的基础上分别增加Cu.Mg.Zn元素的含量得到了另外三种对比合金A2、A3、A4。本文利用Pandat热力学计算、OM.SEM.XRD.DSC等方法对四种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金凝固组织、均匀化热处理过程中的组织演变进行了探索,主要研究内容及结果如下：Pandat热力学计算结果表明；四种合金中主要存在α(A1)和MgZn2结构相,同时还存在少量富Cu相；高Zn含量7000系铝合金中MgZn2吉构相含量主要受Zn和Mg元素含量影响(特别是Mg),Cu元素对MgZn2结构相含量影响不显著,但会延缓MgZn2结构相在凝固中的析出：非平衡凝固模拟还分别给出了合金Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu.合金Al-9.2Zn-2.0Mg-2.1 Cu.合金Al-9-2Zn-2.5Mg-1.8Cu和合金Al-9.8Zn-2.0Mg-1.8Cu铸态组织中低熔点共晶相的初始析出温度,依次为：475.0℃、 473.8℃、476.7℃、474.7℃:合金铸态组织均为典型的枝晶组织,主要由a(A1)固溶体及粗大的非平衡共晶相组成,合金均存在严重的枝晶偏析；能谱分析表明合金铸态组织中第二相主要包括非平衡共晶AlZnMgCu四元相、晶内分布的短棒状MgZn2相以及少量的富Cu相；对铸态组织中非平衡共晶相的数量和厚度进行了统计计算,发现提高Zn和Mg元素的含量均会导致合金铸态组织中非平衡共晶相数量及非平衡共晶相厚度的增加；合金Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu.Al-9.2Zn-2.0Mg-2.1 Cu.Al.9.2Zn2.5Mg-1.8Cu和合金Al-9.8Zn-2.0Mg-1.8Cu适宜的单级均匀化工艺分别为470℃/18h.470℃/12h.470℃ /72h.470℃/48h:其中合金Al-9.2Zn-2.5Mg-1.8Cu在470℃/72h均匀化处理后,组织中仍有少量未回溶的AlZnMgCu四元相；合金Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu. Al-9.2Zn-2.OMg-2.1Cu.Al-9.2Zn-2.5Mg-1.8Cu.Al-9.8Zn.2.Mg-1.8Cu选择的双级均匀化制度分别为440℃/12h+470℃/18h、440℃/12h+470℃/12h.440℃/12h+472℃/72h.440℃/12h+472℃/72h:其中合金Al-9.2Zn-2.5Mg-1.8Cu在440℃/12h+472℃/72h双级均匀化处理后也仍然存在少量未回溶的AlZnMgCu四元相；通过对合金单级均匀化和双级均匀化的研究,发现在高Zn含量7000系铝合金中提高Zn和Mg元素含量会增加均匀化的难度,单级均匀化470℃/72h和双级均匀化440℃/12h+472℃72h均未能完全消除合金Al-9.2Zn-2.5Mg-1.8Cu中的非平衡共晶AlZnMgCu四元相。
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21

【参考文献】

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1 田福泉;李念奎;崔建忠;;超高强铝合金强韧化的发展过程及方向[J];轻合金加工技术;2005年12期

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本文编号：1233145