喷射成形7055铝合金组织和性能的研究

发布时间：2017-04-03 16:15

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【摘要】： 本论文主要采用金相、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱等测试手段,对喷射成形7055铝合金的沉积态、热加工状态和热处理态进行了显微组织分析和力学性能研究,总结了从喷射成形制坯到热处理完成之后,整个工艺过程中超高强铝合金的显微组织和力学性能演变规律,从而为不断优化高强铝合金设计、优化喷射成形工艺过程和热处理工艺过程参数提供依据,以达到充分提高材料使用性能的目的,研究结果主要如下: 采用全自动控制往复喷射成形技术制备了Φ260×1600 mm的7055铝合金喷射成形坯,坯件表面细致,车2~3 mm成圆。喷射成形坯晶粒为等轴状,粒度均匀,主要在30～50μm之间,组织无明显宏观偏析,致密度达到98.2%。沉积坯显微组织中第二相主要由晶界网络化第二相、晶内针状相、晶内类球状相和少量的块状相组成。三角晶界处第二相中含有大量的Cu和Al,MgZn_2溶入Cu和Al元素后形成Mg(Zn,Cu,Al)2,晶内析出相均为MgZn_2 ,Al2CuMg相的量比较少,难以确定。 固溶热处理后沉积态材料的晶界第二相减少,甚至消失,晶界变窄,基体之间结合更紧密,晶内的针状相消失,晶内弥散分布着纳米级的析出相。EDS分析结果表明,三角晶界处第二相中的Mg, Cu和Zn含量由原来的12.97%, 21.60%和30.99%下降到2.18%,2.18%和11.05%。 挤压后沉积态材料原始晶界消失,网络化的第二相被打乱,晶粒破碎,组织更加均匀致密,有更加细小密集的第二相析出。随着挤压比的增大,晶粒变形程度增大,更加细化,晶界数量就增多,促使时效热处理时析出相分散更加弥散,粒度更加精细,因而强度就相应的增加。当挤压比增加到一定值后,由弥散强化和细晶强化所导致的力学性能增加不明显。TEM分析显示,挤压比为6的T6态材料晶粒大小大约5μm,三角晶界处有细小的亚晶生成,晶界上有断续和连续的沉淀相η(MgZn_2)析出,晶内存在细小弥散的GP区和过渡相η′(MgZn_2)。 7055铝合金喷射成形态材料纵向和横向的抗拉强度分别为222 MPa和252 MPa。经过T6热处理后,沉积坯σb为500～543 MPa,显示出全自动控制往复喷射成形铝合金锭坯的缺陷少,冶金结合质量优越。喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密,大规格产品的T6态纵向σb提高到745MPa,δ为12.8 %。
【关键词】：喷射成形 7055铝合金 挤压 热处理 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 文献综述9-31
• 1.1 前言9
• 1.2 喷射成形技术的概述9-18
• 1.2.1 喷射成形的概念、基本原理和工艺特点9-10
• 1.2.2 国外喷射成形技术的发展历程及最新进展10-16
• 1.2.3 国内喷射成形技术的发展历程及其最新进展16-18
• 1.2.4 国内外喷射成形技术产业化方面的差距18
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu 系合金的发展概述18-29
• 1.3.1 国外Al-Zn-Mg-Cu 系合金的发展18-22
• 1.3.2 国内Al-Zn-Mg-Cu 系合金的发展22-23
• 1.3.3 7055 高强铝合金的特点和应用23-25
• 1.3.4 Al-Zn-Mg-Cu 系合金的强韧化处理机制及研究现状25-27
• 1.3.4.1 沉淀方式、序列及沉淀相25-26
• 1.3.4.2 微观组织结构与性能26-27
• 1.3.5 Al-Zn-Mg-Cu 系合金热处理工艺27-29
• 1.4 本文研究的背景和目的29-31
• 第二章 研究思路和试验方案31-37
• 2.1 研究思路31-32
• 2.2 材料制备32-34
• 2.2.1 合金的名义成分32-33
• 2.2.2 合金的喷射成形试验33
• 2.2.3 合金锭坯及取样33-34
• 2.3 热挤压试验34
• 2.4 热处理试验34
• 2.5 金相组织观察(OM)34-35
• 2.6 X 射线衍射物相分析（XRD）35
• 2.7 扫描电镜分析(SEM)35
• 2.8 透射电镜分析(TEM)35-37
• 第三章 喷射成形7055 铝合金沉积态材料的组织与性能37-52
• 3.1 前言37
• 3.2 试验结果与分析37-48
• 3.2.1 喷射成形坯宏观形貌37-38
• 3.2.2 喷射成形7055 铝合金沉积坯不同部位和方向的金相组织38-39
• 3.2.3 喷射成形7055 铝合金沉积态组织的SEM 分析和XRD 分析39-42
• 3.2.4 铸造7055 铝合金组织的SEM 分析42-43
• 3.2.5 喷射成形7055 铝合金沉积态材料的TEM 分析43-46
• 3.2.6 喷射成形7055 铝合金沉积态材料的力学性能及拉伸断口形貌46-48
• 3.3 讨论与分析48-51
• 3.4 小结51-52
• 第四章 热处理和热挤压对沉积态材料组织和性能的影响52-74
• 4.1 前言52
• 4.2 试验结果52-69
• 4.2.1 金相组织观察52-55
• 4.2.2 材料的SEM 分析和EDS 分析55-58
• 4.2.2.1 T6 热处理对沉积态组织的影响55-57
• 4.2.2.2 热挤压对沉积态组织的影响57-58
• 4.2.3 XRD 物相分析58-60
• 4.2.4 透射电镜(TEM)分析60-65
• 4.2.4.1 沉积态材料经过T6 热处理后的TEM 分析60-62
• 4.2.4.2 挤压+T6 材料的TEM 分析62-65
• 4.2.5 力学性能65
• 4.2.6 拉伸断口形貌65-69
• 4.3 讨论与分析69-71
• 4.4 小结71-74
• 第五章 结论74-76
• 参考文献76-81
• 符号与标记81-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间已发表的论文83-85

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 严铿;施志强;王锡岭;;热处理对喷射成形7xxx系铝合金TIG焊接头组织与性能的影响[J];焊接学报;2012年03期

2 严铿;刘俊;史超;;喷射成形7055铝合金FSW焊工艺与性能[J];焊接学报;2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹琦;喷射沉积技术沉积区域控制研究[D];昆明理工大学;2010年

2 贾延东;喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金热变形及时效析出行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 史超;7xxx喷射成型铝合金搅拌摩擦焊工艺与组织性能研究[D];江苏科技大学;2011年

4 王锡岭;喷射成形7xxx系铝合金TIG焊工艺及性能研究[D];江苏科技大学;2011年

5 聂波;喷射成形7055铝合金焊接性及焊接工艺研究[D];江苏科技大学;2011年

6 赵立军;大规格喷射成形超高强7055铝合金组织与性能研究[D];江苏科技大学;2011年

7 梁国凡;铝合金2A12喷射沉积热挤压工艺实验研究[D];昆明理工大学;2011年

8 施林波;喷射成形高强Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能研究[D];江苏科技大学;2010年

9 汪存龙;精密喷射成形HM1钢组织与性能研究[D];广东工业大学;2012年

10 叶友利;喷射成形7055铝合金焊接性及搅拌摩擦焊工艺优化[D];江苏科技大学;2012年

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本文编号：284615