Sc对Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金组织和性能影响的研究

发布时间：2017-07-18 13:03

  本文关键词：Sc对Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金组织和性能影响的研究

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【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金因其高强度、高硬度、良好的韧性以及抗腐蚀性，被广泛的应用于现代社会的工业生产中。由于传统的塑料模具材料-模具钢在生产中面临的加工性差、加工时间长、成本高等问题日益凸显，因此替代模具钢的新型塑料模具材料的研发需求就变得十分迫切。本课题主要研究的是稀土元素Sc对Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金的显微组织和室温力学力学性能的影响,进而探索出最优化的合金成分和最佳的热处理工艺，以期为新型的铝合金塑料模具材料的开发提供理论支持。 本文为了研究稀土元素Sc对Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金的显微组织和室温力学性能的影响，从铸态、固溶态及时效态三个方面对其进行研究。 本文对Sc含量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的五种铸态Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc合金的显微组织、室温力学性能及共晶相的种类、相组成及分布方式进行了观察、检测和分析，通过对Sc含量递增过程中，合金的显微组织、室温力学性能及共晶相的种类、相组成及分布方式的变化进行对比，探究了Sc对铸态Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金显微组织和室温力学性能的影响，并研究了合金力学性能变化与其显微组织变化的内在联系，分析其影响机制。实验表明，在铸态Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金中加入Sc会对其晶粒产生明显的细化作用，并且会促使晶粒由枝晶向等轴晶转变；同时，Sc含量的增加还会影响合金中第二相的分布状态和共晶相的形貌特点。稀土元素Sc正是通过对合金中晶粒的尺寸和种类、第二相的组成和分布状态的影响，来影响合金的室温力学性能。 本文为了研究Sc对于Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金的固溶组织的影响，对不同Sc含量的合金中未溶的析出相(剩余相)的分布状态进行了金相观察，对其相组成进行了EDS检测。实验结果表明，随着Sc含量的增加，合金中大部分的剩余相会逐渐减少，甚至完全消失。而对Sc对Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金的时效态显微组织和室温力学性能影响的研究中，本文不仅对Sc含量增加过程中合金的显微组织和室温力学性能影响的变化进行观察、检测和分析，同时还对加热温度和保温时间不同的时效工艺处理的合金的室温力学性能进行对比，分析了不同时效工艺对合金组织的影响，从而优化合金的热处理工艺。实验结果表明，，Sc含量的增加会对合金中晶内析出相粒子及晶内偏析区等对时效态合金的室温力学性能起决定性作用的显微组织产生明显的影响。此外，当合金中Sc含量为0.2%，并且对其采用120℃-24h的时效工艺进行热处理后，Al-6Zn-2Mg-2.5Cu合金的综合室温力学性能达到最佳的状态。
【关键词】：铝合金 钪 显微组织 室温力学性能 热处理
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 Al-Zn-Mg-Cu 系超强铝合金的发展历程11-12
• 1.2 Al-Zn-Mg-Cu 系超强铝合金中主要合金元素的作用12-14
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu 系超强铝合金的热处理工艺14-17
• 1.3.1 均匀化退火14
• 1.3.2 固溶处理14-15
• 1.3.3 时效处理15-17
• 1.4 含 Sc 铝合金概述17-21
• 1.4.1 国内、外含 Sc 铝合金的研究历程及研究现状17-18
• 1.4.2 铝合金中 Sc 添加量的选择范围18-19
• 1.4.3 Sc 添加对铝合金组织及性能的影响19-21
• 1.5 本文研究内容及意义21-23
• 第二章 试验材料及试验方法23-29
• 2.1 试验研究流程23
• 2.2 试验材料制备23-24
• 2.3 热处理工艺24-25
• 2.3.1 固溶处理24
• 2.3.2 时效处理24-25
• 2.4 试验方法及设备25-26
• 2.4.1 微观形貌观察25
• 2.4.2 硬度测量25
• 2.4.3 室温压缩试验25-26
• 2.4.4 差热分析(DTA)26
• 2.5 试验方案26-29
• 第三章 Sc 对铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金微观组织及室温力学性能的影响29-43
• 3.1 Sc 对铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金显微组织的影响29-31
• 3.2 Sc 对铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金相的影响31-39
• 3.2.1 铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 基体合金的相分析31-33
• 3.2.2 Sc 对铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc 合金中第二相影响的分析33-39
• 3.3 Sc 对铸态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金室温力学性能影响39-40
• 3.4 分析与讨论40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 Sc 对 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金的固溶时效组织和性能的影响43-59
• 4.1 Sc 对 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc 合金的固溶组织的影响43-46
• 4.1.1 固溶工艺的选择43-44
• 4.1.2 Sc 对固溶态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc 合金的未溶析出相(剩余相)的影响44-46
• 4.2 Sc 对 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc 合金时效组织和性能的影响46-53
• 4.2.1 时效工艺的选择46-48
• 4.2.2 Sc 对时效态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu-xSc 合金的显微组织的影响48-51
• 4.2.3 Sc 对时效态 Al-6Zn-2Mg-2.5Cu 合金的室温力学性能的影响51-52
• 4.2.4 断口分析52-53
• 4.3 分析与讨论53-56
• 4.4 本章小结56-59
• 第五章 结论59-61
• 参考文献61-67
• 作者简介及在校期间取所取得的科研成果67-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：557796