亞微晶鋁合金的制備和顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的研究.pdf

1、鋁及其合金是當(dāng)今發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛的有色金屬，在航空航天工業(yè)和許多民用工業(yè)領(lǐng)域占有十分重要的地位。如今，鋁合金正向著高強度、高韌性、耐腐蝕等方向發(fā)展。納米材料具有一系列異乎尋常的特性，但是制備納米晶材料，尤其具有更多應(yīng)用價值的大塊體納米結(jié)構(gòu)材料是很困難的。與其相比，獲得亞微米級超細(xì)晶材料相對容易，而且微米級或亞微米級超細(xì)晶粒的金屬也展現(xiàn)了非同尋常的特性，如：高強度、高的擴散能力和超塑變形的溫度大大降低等。亞微米級超細(xì)晶材料制備是當(dāng)前新型

2、高性能材料發(fā)展的一種趨勢。目前在獲得超細(xì)晶材料的方法中等通道角擠壓法(ECAP)是獲得沒有任何孔洞的亞微米大塊體材料的最行之有效的方法。 本文采用ECAP法與熱處理相結(jié)合的幾種工藝，在A、Bc、C三種擠壓路徑條件下(路徑A：試樣每次擠壓前沒有旋轉(zhuǎn)；路徑Bc：試樣每次擠壓前順時針旋轉(zhuǎn)90°；路徑C：試樣每次擠壓前旋轉(zhuǎn)180°)制備了航空航天用超高強鋁合金2224、7050和7055。利用電鏡手段從微觀角度分析研究了鋁合金在ECAP

3、過程中顯微組織的演變。通過拉伸試驗及硬度的測試，揭示了經(jīng)ECAP結(jié)合固溶時效處理后鋁合金的力學(xué)性能的變化規(guī)律。初步討論了等通道角擠壓與固溶時效相結(jié)合獲得超高強鋁合金的晶粒細(xì)化和強化機制。并討論比較了三種擠壓路徑對合金顯微組織及力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果歸納如下： 1.經(jīng)幾種工藝條件處理后，2224、7050鋁合金退火試樣隨著等通道角擠壓次數(shù)的增加，強度都有很大提高，塑性有所下降，晶粒尺寸和第二相顆粒也有不同程度的細(xì)化，合金的晶粒尺

4、寸已細(xì)化到亞微米級，最小達到250nm；退火試樣經(jīng)過多次等通道角擠壓，固溶處理，進行二次再擠壓和自然或人工時效后，強度隨再擠壓次數(shù)增加而明顯提高，2224合金達到618MPa，7050合金為677MPa，二種合金均超過600MPa，成為亞微晶超高強鋁合金材料，同時仍有較好塑性。ECAP縮短了7050合金的峰時效析出時間，使沉淀相粒子更加細(xì)小而彌散分布。在三種擠壓路徑中，Bc路徑是獲得比較細(xì)的等軸晶粒的最佳的途徑。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的分析比較，

5、獲得了制備亞微晶超高強鋁合金的最佳工藝。 2.三種ECAP與熱處理相結(jié)合工藝制備7055合金，經(jīng)多次等通道角擠壓后，強度與T6狀態(tài)相比沒有提高，塑性也無明顯改善，而合金強度有所下降，這是由于合金處在深度過時效狀態(tài)的原因。 3.等通道角擠壓獲得亞微晶粒，是由于擠壓過程不斷地剪切大晶粒使之不斷細(xì)化，與此同時，在高應(yīng)變區(qū)，應(yīng)力和擠壓溫度的共同作用下形成細(xì)小的亞晶粒和轉(zhuǎn)變成大角度晶界的細(xì)晶粒；獲得超高強度是由于等通道角擠壓造成的