含鈧Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金等溫淬火性能的研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金作為一種高強度的鋁合金被廣泛應用于航空航天領域。該系列合金具有高的強度、較好的耐蝕性能和優(yōu)良的韌性。隨著飛機結構件向著大型化、整體化發(fā)展，對鋁合金厚板的生產工藝有著更高的要求。由于鋁合金厚板在淬火過程中沿厚度方向冷卻速率不一致，導致時效后材料力學性能不均勻，表現出淬火敏感性。如何獲得力學性能較高、淬火敏感性低的合金是近年來材料工程和科學領域關注和研究的熱點。因此，對Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金進行淬火

2、敏感性研究具有一定的理論和實際意義。到目前為止，國內外對含鈧(Sc)鋁合金做了大量的研究。
　　這些研究大部分集中在提高合金的強度、塑性和焊接性能等方面，而關于含鈧鋁合金淬火敏感性的研究極少。本論文經均勻化-擠壓-熱軋-中間退火-冷軋?zhí)幚淼裙に嚕玫胶?.2％Sc的Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr合金板材。采用固溶-分級淬火-峰值時效的實驗方法，得到合金的淬火態(tài)電導率和時效態(tài)硬度。利用合金淬火態(tài)電導率值和時效

3、態(tài)硬度值得到合金的時間-溫度-轉化率(TTT)曲線和時間-溫度-性能(TTP)曲線;利用差示掃描熱分析(DSC)、X射線衍射分析(XRD)、透射電鏡(TEM)研究合金微觀組織結構與成分，并結合Johnson-Mehl-Avrami方程對合金在等溫過程中的析出動力學進行研究。研究結果表明:
　　(1)對Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金進行等溫淬火實驗時，隨保溫時間的延長，淬火態(tài)電導率總體呈上升趨

4、勢，淬火單級時效后合金硬度總體呈下降趨勢。
　　(2)Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金TTT曲線和TTP曲線呈“C”型，鼻尖溫度在330℃附近，孕育期不到4s，淬火敏感性高。運用Origin8.5軟件對合金的相變動力學方程進行擬合，驗證了合金在330℃脫熔析出最快，相變最容易。
　　(3)Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金的淬火敏感區(qū)間為270℃～39

5、0℃。在270℃～390℃范圍內淬火敏感性較高，析出轉變速率較快。合金固溶后，淬火可在(＞390℃)以上采用較小冷卻速率，這樣不僅可以得到提高合金的力學性能，還可降低材料的內應力。
　　(4)等溫保溫時，Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金中過飽和固溶體分解析出第二相粒子。隨著等溫保溫時間的延長，晶內平衡相η的數量增加、尺寸變大，消耗了大量的溶質原子，減少了時效后彌散強化相η'的數量，導致強化效果

6、顯著降低;晶界平衡相η相粒子粗化，晶內的溶質原子來不及擴散至晶界附近，使得晶界附近溶質濃度降低，晶界無沉淀析出區(qū)(PFZ)由不連續(xù)分布形貌轉變?yōu)檫B續(xù)分布形貌，晶界處無沉淀析出區(qū)的寬度隨著等溫時間的延長而變寬。
　　(5)Al3(Sc，Zr)粒子可以作為Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc合金淬火過程中的異質形核核心，隨著平衡相η(MgZn2)在Al3(Sc，Zr)粒子上非均勻析出，合金過飽和固溶體溶質