一种Al-Zn-Mg-Cu-Re超高强铝合金的制备及强化机制的研究

发布时间：2017-05-07 06:09

  本文关键词：一种Al-Zn-Mg-Cu-Re超高强铝合金的制备及强化机制的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系高强变形铝合金，具有高强度、高硬度、较好的韧性和耐腐蚀性、优良的加工性及焊接性能等特点，在航空航天、交通运输等领域应用极为广泛。1943年被美国开发出7075铝合金可进行实际应用后，各国材料工作者通过改变Zn、Mg和Cu的含量，，降低杂质元素Fe和Si的含量，提高Zn与Mg的质量比以及添加一些微量元素（如稀土元素Zr和Sc）等，相继研制出了一些新型7xxx系铝合金，目前材料工作者非常重视对该类合金的研究。众所周知，提高材料强度时一般伴有材料塑性的降低，只有晶粒细化强化可以在提高强度的同时而塑性不降低。对材料进行合金的成分设计、冶金质量的控制及熔铸，达到降低杂质元素的含量，改善材料组织提高其性能等方面是此类材料研究的重点。本实验对Al-6Zn-2Mg-2Cu超高强铝合金的制备方法进行了改进，将雾化制粉技术与熔炼技术相结合，通过提高形核率，达到细化晶粒改善力学性能的目的。 本文从Al-6Zn-2Mg-2Cu超高强铝合金的制备开始，将所得试样经固溶处理后进行多道次轧制，最后进行单级人工时效处理。利用光学显微镜、扫描电镜观察及室温拉伸实验等，对样品微观组织、成分结构进行分析研究。 研究结果表明：熔炼技术与雾化制粉技术相结合制备的Al-6Zn-2Mg-2Cu合金具有晶粒细小均匀的特点，具有可行性。雾化法制备的与合金具有相同成分的颗粒状细化剂可有效地细化Al-6Zn-2Mg-2Cu铝合金的显微组织，其铸态晶粒尺寸在50μm左右；Al-6Zn-2Mg-2Cu铝合金在475℃×1.5h固溶后轧制33%，再经120℃不同时间的时效处理后，材料的强度产生“双峰”的特征。第一时效峰为120℃×40h，此时材料的屈服强度达592MPa，抗拉强度达597MPa，延伸率为12.2%；第二时效峰为120℃×120h，此时材料的屈服强度为599MPa，抗拉强度为608MPa，延伸率为12.5%。经时效处理后，Al-6Zn-2Mg-2Cu铝合金的强化相主要是η′(MgZn2)相。
【关键词】：7xxx系铝合金 细化剂 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 铝及铝合金的概况9-13
• 1.1.1 铝合金的分类、牌号及特性9-11
• 1.1.2 高强铝合金的技术进展11-13
• 1.2 7xxx 系列铝合金的微观组织与性能13-15
• 1.2.1 7xxx 系列铝合金沉淀顺序及沉淀相13-14
• 1.2.2 沉淀相对合金性能的影响14-15
• 1.3 7xxx 系铝合金的塑性变形和热处理工艺15-20
• 1.3.1 7xxx 系铝合金的塑性变形15-17
• 1.3.2 7xxx 系铝合金的热处理工艺17-20
• 1.4 本课题的意义20-22
• 第2章 实验材料的制备及所用设备与测试方法22-29
• 2.1 Al-6Zn-2Mg-2Cu 铝合金的制备22-26
• 2.1.1 中间合金的制备22
• 2.1.2 细化剂的制备22-24
• 2.1.3 合金材料的熔炼24
• 2.1.4 合金的精炼24-25
• 2.1.5 合金的扒渣和搅拌25
• 2.1.6 合金的浇铸25-26
• 2.2 实验设备26
• 2.3 热处理及轧制工艺26-27
• 2.3.1 固溶和轧制处理26
• 2.3.2 时效处理26-27
• 2.4 相及显微组织的测试分析及拉伸实验27-29
• 2.4.1 金相试样的制备27
• 2.4.2 试样的 x 射线衍射分析及显微组织观察27
• 2.4.3 拉伸实验及断口观察27-29
• 第3章 实验结果及分析29-48
• 3.1 Al-6Zn-2Mg-2Cu 超高强铝合金的铸态组织及均匀化退火组织29-31
• 3.2 固溶及轧制处理后材料的显微组织及力学性能31-33
• 3.2.1 固溶及轧制处理后材料的显微组织31-32
• 3.2.2 固溶及轧制处理后材料的力学性能32-33
• 3.3 固溶及轧制变形后时效对合金力学性能及微观组织的影响33-41
• 3.3.1 固溶及轧制变形 33%后时效时间对合金力学性能的影响33-36
• 3.3.2 固溶及轧制变形 33%后时效时间对合金显微组织的影响36-41
• 3.3 不同热处理状态下 Al-6Zn-2Mg-2Cu 铝合金样品的拉伸断口分析41-48
• 3.3.1 Al-6Zn-2Mg-2Cu 铝合金在时效前的拉伸断裂行为41-44
• 3.3.2 120℃单级时效处理后 Al-6Zn-2Mg-2Cu 铝合金拉伸断裂行为44-48
• 第4章 结论48-49
• 参考文献49-53
• 在学研究成果53-54
• 致谢54

【参考文献】

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本文编号：349309