高強(qiáng)鋁合金電磁鑄造及強(qiáng)韌化研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金作為一種高強(qiáng)度鋁合金廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。但由于合金化程度高，因而存在鑄造成型困難、固溶不充分、斷裂韌性差和抗應(yīng)力腐蝕能力低等一系列問題。本文設(shè)計(jì)了一種新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金，采用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、電子探針、透射電鏡及力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)等測(cè)試分析手段，開展了電磁鑄造技術(shù)及不同熱處理制度對(duì)新型合金微觀組織和力學(xué)性能影響的研究。 分別采用電磁鑄造技術(shù)和普通連鑄技術(shù)制備了新型

2、Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金鑄坯，研究了電磁場(chǎng)對(duì)合金鑄態(tài)顯微組織、合金元素晶內(nèi)固溶度和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：采用電磁鑄造技術(shù)制備的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金具有良好的表面質(zhì)量和均勻細(xì)小的顯微組織，微觀偏析程度降低，并且合金元素在晶內(nèi)的固溶度顯著提高，相對(duì)于普通連鑄，Zn、Mg和Cu元素的晶內(nèi)相對(duì)溶質(zhì)固溶度分別由56％、62％和25％，提高到79％、74％和44％。 新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金經(jīng)過軋制和12

3、0℃/24h(T6)時(shí)效后，強(qiáng)度和韌性較鑄態(tài)大幅度提升。普通連鑄合金L向的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為573MPa、502MPa和12.2％：對(duì)比普通連鑄，電磁鑄造合金可在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，延伸率約有30％的顯著提高，這與電磁鑄造提升晶內(nèi)元素溶質(zhì)固溶度和細(xì)化鑄材的晶粒有關(guān)。 對(duì)普通連鑄Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金鍛件進(jìn)行單級(jí)和雙級(jí)時(shí)效處理。合金在120℃/24h單級(jí)時(shí)效處理后，L向的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為588MPa和

4、505MPa，延伸率為11.6％，電導(dǎo)率為33％IACS。在160℃二級(jí)時(shí)效過程中，晶內(nèi)析出相長大緩慢，出現(xiàn)明顯的晶界無析出帶：合金強(qiáng)度在時(shí)效初期的2小時(shí)內(nèi)迅速上升，隨后逐漸下降；合金的延伸率則持續(xù)增加，拉伸斷裂類型由時(shí)效初期的沿晶韌窩斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘募羟泻痛┚ыg窩混合斷裂。二級(jí)時(shí)效溫度為170℃時(shí)，合金晶內(nèi)和晶界沉淀相粗化嚴(yán)重，晶界無析出帶較寬；時(shí)效1小時(shí)后合金強(qiáng)度達(dá)到峰值，然后急劇下降：合金的延伸率先上升后降低，斷裂類型由時(shí)效開始的