Al-Zn-Mg-Cu合金形變熱處理工藝的研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu合金作為高強鋁合金，在航空航天領(lǐng)域及地面運載工具方面應用廣泛，是極為關(guān)鍵的一類輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)材料。高強、高韌、耐腐蝕的鋁合金作為今后的主要發(fā)展方向具有重要的研究價值。形變熱處理不但能夠得到高強度和高韌性的良好配合，而且還能大大簡化零件的生產(chǎn)工藝流程，帶來相當可觀的經(jīng)濟效益。本論文在研究和優(yōu)化對提高強度最有利的最終形變熱處理工藝時，研究了高溫形變熱處理工藝對合金組織與性能的影響，兩種形變熱處理工藝的主要差異在于預時效溫

2、變形前合金是否經(jīng)過高溫變形。同時研究了合金鑄錠原始組織對材料最終組織及性能的影響，對比研究了主合金元素對合金強度的作用規(guī)律以及析出相與亞結(jié)構(gòu)對合金強度的影響程度。
　　研究結(jié)果表明：在高溫形變熱處理工藝中，最佳工藝條件為460℃變形30%，此時合金能保持一定的位錯組態(tài)。之后的溫變形最佳條件為120℃變形30%，此時合金進一步增加了位錯組態(tài)并能最大程度避免析出相的不均勻性。高溫形變處理的合金晶粒被拉長，并呈現(xiàn)回復特征，存在亞晶組織。

3、由于位錯促進析出相的形核，故高溫形變的預時效時間(8h)與終時效時間(9h)相比最終形變的(分別為12、10h)均有所減短。高溫形變處理的合金析出相的分布均勻性低于最終形變處理的，因而其強度有稍許降低，而亞結(jié)構(gòu)的增多使其塑性得到改善。在相同的高溫形變與最終形變工藝條件下，采用真空感應熔煉水冷銅模澆鑄技術(shù)在730℃鑄造時，合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr板材的力學性能最佳。三種合金(Al-8.2Zn

4、-2.05Mg(10Zn-2.5Mg，12Zn-3Mg)-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr)在T6狀態(tài)(120℃時效24h)下析出了均勻彌散的強化相η’，此時析出相強化起主導作用。隨著主合金元素Zn、Mg含量的提高，析出強化相的數(shù)量逐漸增多，析出相強化效應增大，三種合金的抗拉強度分別為646.2MPa、697.4MPa、732.5MPa，伸長率分別為13.0%、10.6%、7.1%。采用形變熱處理工藝比單純增加主合金元素含量對合金強

5、度的提高更為有利，最終形變熱處理狀態(tài)下合金不僅得到了最大限度的析出相強化效應而且獲得了亞晶強化效應，這種強化組織對抗拉強度的提高最為有利。高溫形變熱處理在進一步增大亞結(jié)構(gòu)強化效應的同時，還影響了析出相的分布均勻性，此組織雖不是最佳的強化組織，但能夠保持較好的塑性。亞晶內(nèi)析出均勻彌散強化相對合金強度提高最為有利，而析出相分布不均勻性則會阻礙強度的提高。合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr經(jīng)最終形變熱處理