热加工工艺对2024铝合金微观组织与性能的影响

发布时间：2017-03-23 23:10

  本文关键词：热加工工艺对2024铝合金微观组织与性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2024铝合金作为航空航天领域应用广泛的结构材料，随着该领域的发展，对其综合性能提出更高要求，但国内材料在性能上与国外产品相比还存在一定的差距，为了进一步改善国内2024铝合金的性能，本文通过对2024铝合金热加工行为的研究，研究了变形温度、变形速率以及变形量对材料性能及微观组织的作用，从而为提高合金综合性能提供理论指导。 在Gleeble1500D上对2024铝合金进行热压缩实验，压缩参数：300-450℃、0.01-10s-1，研究了2024铝合金的流变应力行为，建立了流变应力本构模型和热加工图；通过OM、EBSD等实验手段，研究了2024铝合金组织演变规律；通过热轧实验，进一步验证了热加工图的准确性与实用性；通过对热变形样品进行495℃/2h固溶185℃/12h时效热处理。本文得到以下几个研究成果： ○12024铝合金经热压缩变形，其流变应力随着应变量的增加先增大至峰值，之后随着应变量的增加，有不同程度减小，流变应力的大小取决于变形温度与应变速率，流变应力随着变形温度的增大而减小，随着应变速率的增大而增大。采用Zener-Hollonmon函数的双曲正弦形式来描述材料的热变形行为，得其热激活能Q为367.37kJ/mol。 ○2基于动态DMM模型，根据热压缩实验结果建立2024铝合金的加工图，确定不同应变条件下的最优加工区域，并分析变形温度和应变速率对材料微观组织的影响规律：随着变形温度的升高，材料中的软化机制由动态回复转变为动态再结晶；随着应变速率的增大，合金动态回复或动态再结晶程度减小。2024铝合金在应变量为0.6时的最优加工区域为：370-440℃、0.005-0.01s-1。 ○32024铝合金压缩样经固溶时效热处理后，其组织中等轴晶的数量随着LnZ值的增大而增大，且当LnZ值较高时，等轴晶尺寸细小，而当LnZ值较低时，等轴晶尺寸较大，合金中还有较多拉长的变形组织。对热处理前后的2024热压缩样进行EBSD标定，得到结果：热处理前，随着LnZ值的降低，合金中小角度晶界比例减小，而低∑晶界的含量随呈先降后增的变化趋势；热处理后，合金中小角度晶界大大减少，其数量随着LnZ值的降低而增大，而低∑晶界的含量随呈先增后降的变化趋势。 ○4通过对热轧及热轧后经热处理的样品进行OM、EBSD以及力学性能测试，随着热轧变形量的增大，2024组织被拉长至条状，组织中小角度晶界增强，，强度增大，延伸率降低。经热处理后，2024铝合金晶界处粗大析出相数量减少，晶粒内部细小析出相更加弥散；合金力学性能显著增强，随着变形量增加，抗拉强度先增后减，而延伸率随变形程度的增大而升高；EBSD结果显示，随变形量的增大，材料再结晶程度增大，∑3与∑5特殊晶界的含量随之增大。
【关键词】：2024铝合金 热变形 热处理 CSL晶界
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-27
• 1.1 引言9
• 1.2 Al-Cu-Mg 铝合金的发展及研究现状9-15
• 1.2.1 Al-Cu-Mg 铝合金国内外研究现状9-12
• 1.2.2 2×××系铝合金的热处理工艺研究12-13
• 1.2.3 金属晶界结构的研究13-15
• 1.3 铝合金热变形研究概论15-25
• 1.3.1 铝合金热变形流变应力曲线与动态软化行为15-18
• 1.3.2 铝合金热变形流变应力本构方程18-20
• 1.3.3 铝合金热加工图的研究20-22
• 1.3.4 功率耗散系数判断准则22-23
• 1.3.5 塑性失稳判断准则23-25
• 1.4 本文的研究目的、研究内容及技术路线25-27
• 2 实验材料及方法27-34
• 2.1 实验材料及技术路线27-28
• 2.1.1 实验材料27
• 2.1.2 技术路线27-28
• 2.2 标准试样的制备28
• 2.3 高温压缩变形实验28-29
• 2.4 热轧实验29
• 2.5 微观组织观察29-30
• 2.5.1 光学显微镜（OM）观察29-30
• 2.5.2 SEM-EBSD（Electron Backscattered Diffraction）表征30
• 2.6 固溶和时效热处理30-31
• 2.7 室温拉伸实验31
• 2.8 本章小结31-34
• 3 2024 铝合金高温压缩变形行为34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 2024 铝合金高温变形流变应力行为研究34-36
• 3.3 2024 铝合金流变应力本构方程的建立36-40
• 3.4 2024 铝合金热加工图的绘制40-45
• 3.4.1 热加工图理论40
• 3.4.2 2024 铝合金热加工图及分析40-45
• 3.5 2024 铝合金高温压缩显微组织分析45-49
• 3.5.1 应变速率对合金显微组织的影响45-47
• 3.5.2 变形温度对合金显微组织的影响47
• 3.5.3 lnZ 值对合金显微组织的影响47-49
• 3.6 本章结论49-51
• 4 热压缩及热处理对 2024 铝合金晶粒取向及晶界结构的影响51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 2024 铝合金高温压缩经热处理后微观组织分析51-54
• 4.2.1 应变速率对热处理后显微组织的影响51-52
• 4.2.2 变形温度对热处理后显微组织的影响52-53
• 4.2.3 不同 lnZ 值对热处理后显微组织的影响53-54
• 4.3 热压缩及热处理过程中 2024 铝合金的变化54-62
• 4.3.1 热压缩过程中 2024 铝合金晶粒取向及晶界结构的变化54-58
• 4.3.2 2024 铝合金热压缩后经热处理晶粒取向及晶界结构的变化58-62
• 4.4 本章结论62-63
• 5 热轧及热处理对 2024 铝合金微观组织及力学性能的影响63-71
• 5.1 引言63
• 5.2 热轧对 2024 铝合金微观组织及力学性能的影响63-65
• 5.3 热处理对热轧态 2024 铝合金力学性能及微观组织的影响65-69
• 5.4 本章结论69-71
• 6 结论71-74
• 致谢74-77
• 参考文献77-83
• 附录83
• 作者在攻读硕士期间发表的学术论文83

【参考文献】

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1 李红英;欧玲;张建飞;陈军;郑子樵;;一种新型Al-Cu-Li系合金的热压缩流变应力[J];北京科技大学学报;2006年08期

2 张麦仓,罗子健,曾凡昌;应用多元非线性回归方法建立FGH95合金的本构关系[J];材料工程;1999年01期

3 周军;曾卫东;舒滢;周义刚;;应用热加工图研究TC17合金片状组织球化规律[J];稀有金属材料与工程;2006年02期

4 曾卫东;周义刚;周军;俞汉清;张学敏;徐斌;;加工图理论研究进展[J];稀有金属材料与工程;2006年05期

5 曾卫东;徐斌;何德华;梁晓波;李世琼;张建伟;周义刚;;应用加工图理论研究Ti_2AlNb基合金的高温变形特性[J];稀有金属材料与工程;2007年04期

6 王蕊宁;奚正平;赵永庆;戚运连;杜宇;;Ti53311S合金高温塑性变形行为及加工图[J];稀有金属材料与工程;2008年01期

7 丁霞;陈文觉;;高纯铝的晶界特征分布研究[J];金属热处理;2006年08期

8 潘志军,黎文献 ,马正青 ,谭敦强;高强铝合金的研究现状及展望[J];铝加工;2001年04期

9 刘成;罗兵辉;王聪;杨磊;;2024铝合金的均匀化热处理研究[J];铝加工;2010年04期

10 郑喜军;米国发;;碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势[J];热加工工艺;2011年12期

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1 朱宝宏;2139铝合金热处理工艺及组织性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年

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本文编号：264725