噴射鑄造Al-Zn-Mg-Cu合金構(gòu)件等溫成形及時(shí)效析出行為.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金因其具有高的比強(qiáng)度和韌性、優(yōu)異的熱加工性能,低密度等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代航空,航天領(lǐng)域。本文針對噴射成形高強(qiáng)鋁合金終成形的需求,采用物理模擬、數(shù)值模擬和實(shí)際成形實(shí)驗(yàn)等方法,開展其等溫鍛造工藝基礎(chǔ)的研究并進(jìn)行了熱處理工藝研究及其組織性能的測試。
　　采用SEM、XRD和TEM分析了噴射成形技術(shù)制備的Al-6.5Zn-2.2Mg-1.7Cu合金的冶金質(zhì)量和微觀組織。結(jié)果表明,沉積態(tài)的組織主要是由5-

2、30μm的等軸晶組成,晶粒內(nèi)部和邊界處分布著大量的第二相顆粒,合金析出相包括 T相(Mg32(AlZn)49)和η相(MgZn2),其中η相為合金的主要析出相。
　　進(jìn)行了沉積態(tài)合金熱壓縮實(shí)驗(yàn)。在壓縮過程中,合金出現(xiàn)加工硬化與流變軟化現(xiàn)象,隨著應(yīng)變速率的降低和溫度升高,峰值流變應(yīng)力值降低;對沉積態(tài)合金真應(yīng)變-真應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力采用指數(shù)函數(shù)和雙曲正弦函數(shù)兩種形式建立了本構(gòu)方程。結(jié)果表明,雙曲正弦函數(shù)建立的本構(gòu)方程可以更精確地描述沉

3、積態(tài)合金在變形過程中的流變行為。
　　設(shè)計(jì)了凹模和凸模兩種不同的坯料模具。采用Deform軟件對高強(qiáng)鋁合金不同防扭臂鍛件成形過程中的應(yīng)力場、溫度場及速度場進(jìn)行了分析。最終選用凸模坯料模具,并確定了鍛件成形最佳的工藝參數(shù),其中變形溫度420-435℃,加載速度2mm/s。在5000t壓力機(jī)上經(jīng)等溫鍛造成形制備出尺寸對稱性較好,精度完全符合設(shè)計(jì)要求的防扭臂鍛件。
　　對預(yù)成形毛坯熱處理工藝進(jìn)行了研究,考慮到固溶過程中析出相應(yīng)充分

4、回溶且防止過燒兩方面的因素,最終優(yōu)化確定防扭臂鍛件固溶工藝為470×1℃小時(shí)+490×1℃小時(shí),鍛件經(jīng)雙級固溶后第二相幾乎完全回溶進(jìn)基體中。在不同時(shí)效溫度和時(shí)間下對鍛件的硬度及析出相的尺寸進(jìn)行分析,最后確定最佳時(shí)效溫度為120℃,時(shí)效時(shí)間18h。TEM分析表明,合金在峰值時(shí)效后最主要的強(qiáng)化相η′(MgZn)。噴射鑄造技術(shù)制備的鍛件在雙級固溶和峰時(shí)效后合金抗拉強(qiáng)度σb為657.2MPa,屈服強(qiáng)度σ0.2為583.4MPa,延伸率δ為10.