形变热处理工艺对AA7085铝合金组织和性能的影响

发布时间：2017-09-17 01:12

  本文关键词：形变热处理工艺对AA7085铝合金组织和性能的影响

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【摘要】：形变热处理工艺是通过结合形变强化和相变强化的综合作用来改善合金性能的一种有效手段,目前已成功应用于Al-Mg、Al-Zn-Mg和A1-Zn-Mg-Cu等系铝合金,并获得良好的改善效果。AA7085铝合金是通过提高Zn/Mg比而研发出的一种具有高强、高韧、高淬透性和低淬火敏感性的新型铝合金,在大型航空用铝合金结构件方面具有广阔的应用前景。但随着航空航天的发展,现有的微合金化和热处理方式已不能满足越来越高的强度等性能要求。本文以AA7085铝合金为研究对象,首先通过均匀化和热轧工艺消除铸态合金中的组织缺陷并通过再结晶细化了晶粒,然后采用金相、扫描、透射、拉伸、电导率等手段,分析了固溶淬火后“预变形制度”和“预时效+预变形制度”对合金时效过程中组织与性能的影响,研究结果发现:①采用400℃/12h+460℃/12h双级均匀化的合金经420℃轧制70%和465℃/1h固溶处理后,消除了合金中大部分粗大偏析相消失、晶粒得到细化。固溶态合金T6时效硬度为203.5HV,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为634.2MPa、551MPa和11.5%,电导率为34.9%IACS,晶内中主要以GP区和η′作为强化相,尺寸约6~10nm,数密度约为1.1×104μm2,晶间无析出带(PFZ)的宽度较窄,但晶界析出相体积分数较大,合金断口呈现大量脆断面;②与T6时效相比,固溶后采用温变形对合金性能的影响较为有利,温变形合金终时效后的电导率和抗拉强度分别达到35.9%IACS和651MPa,但延伸率下降至9.4%。TEM分析表明合金强度的提高归咎于位错促进了过渡相η′的析出,提高了析出相的密度2.13×104μm2和溶质原子的析出程度。然而,位错在晶界处的过量堆积提高了晶界析出相尺寸、体积分数和晶间无析出带(PFZ)的宽度,降低了裂纹扩展的阻力,从而导致合金塑性下降;③预变形前采用适当的预时效120℃/10h可增加位错在晶内运动的阻力,改善了位错分布的均匀性,避免位错在晶界处大量塞积。合金通过120℃/10h预时效、20%的温变形以及120℃/15h终时效后,析出相的分布更加均匀细小,密度也得到提高2.7×104μm2,合金的抗拉强度、屈服强度和塑性分别达到682.7MPa、600.7MPa和12.4%。同时,晶界析出相体积分数和晶间无析出带(PFZ)的宽度均下降,合金呈现韧性断裂。
【关键词】：AA7085 形变热处理 预时效 温变形 晶间无析出带
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.3;TG146.21
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-31
• 1.1 引言9-10
• 1.2 7XXX系铝合金作为航空材料的发展历程10-12
• 1.3 7XXX系铝合金中合金元素的作用12-19
• 1.3.1 主合金元素的作用12-16
• 1.3.2 微量元素的作用16
• 1.3.3 杂质元素对合金的影响16-19
• 1.4 7XXX系铝合金的时效析出强化19-24
• 1.4.1 7xxx系铝合金的时效析出序列19-23
• 1.4.2 微观组织对于合金性能的影响23-24
• 1.5 形变热处理工艺原理及其研究进展24-29
• 1.5.1 中间形变热处理（ITMT）25-26
• 1.5.2 最终形变热处理（FTMT）26-29
• 1.6 本实验课题的研究意义、目的和研究内容29-31
• 2 实验材料与研究方法31-37
• 2.1 实验材料及技术路线31-32
• 2.1.1 实验材料31
• 2.1.2 技术路线31-32
• 2.2 实验工艺过程32-34
• 2.2.1 铸态材料均匀化处理32-33
• 2.2.2 轧制工艺33-34
• 2.2.3 固溶处理34
• 2.2.4 时效处理34
• 2.3 分析与测试技术34-37
• 2.3.1 金相（OM）组织观察34-35
• 2.3.2 扫描电镜观察35
• 2.3.3 透射电镜（TEM）观察35
• 2.3.4 X射线衍射（XRD）分析35
• 2.3.5 热分析（DSC）测试35
• 2.3.6 电导率测试35
• 2.3.7 显微硬度测试（HV）35-36
• 2.3.8 室温拉伸性能测试36-37
• 3 AA7085铝合金铸锭组织改善与时效处理37-53
• 3.1 均匀化制度对合金微观组织的影响37-42
• 3.2 轧制工艺对合金微观组织的影响42-44
• 3.3 固溶处理对合金微观组织和性能的影响44-48
• 3.3.1 合金在固溶过程中性能的变化44-45
• 3.3.2 合金在固溶过程中微观组织的变化45-48
• 3.4 AA7085铝合金的峰值时效研究48-51
• 3.4.1 AA7085铝合金时效性能变化48-49
• 3.4.2 AA7085铝合金峰值时效态析出形貌和拉伸断.形貌49-51
• 3.5 本章小结51-53
• 4 固溶后预变形对合金组织与性能的影响53-67
• 4.1 固溶后预变形对合金时效性能的影响53-57
• 4.2 固溶后预变形对合金微观组织的影响57-65
• 4.2.1 合金的金相相貌57-58
• 4.2.2 合金的TEM形貌58-63
• 4.2.3 合金拉伸断.形貌63-65
• 4.3 本章小结65-67
• 5 固溶后预时效和预变形对合金组织与性能的影响67-81
• 5.1 预时效和预变形对合金性能的影响67-71
• 5.1.1 不同预时效温度对合金性能的影响67-68
• 5.1.2 不同预时效时间对合金性能的影响68-69
• 5.1.3 预时效后不同温变形量对合金性能的影响69-70
• 5.1.4 合金在不同处理下的峰值力学性能70-71
• 5.2 预时效和预变形对合金微观组织的影响71-78
• 5.2.1 合金的TEM形貌71-78
• 5.2.2 合金的拉伸断.形貌78
• 5.3 本章小结78-81
• 6 结论81-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-95
• 附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录95

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