高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu鋁合金中厚板關(guān)鍵加工因素的基礎(chǔ)研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu鋁合金具有高強(qiáng)、高韌和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是航空航天及國防工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料。目前，該系合金的中厚板在加工技術(shù)方面存在難以精確控制成形的問題，其產(chǎn)品的組織和性能沿厚度方向表現(xiàn)為明顯的不均勻性。根本原因在于我國在高強(qiáng)鋁合金加工制備技術(shù)和理論方面的基礎(chǔ)研究比較薄弱。基礎(chǔ)研究的不足嚴(yán)重地制約了高強(qiáng)鋁合金材料的研發(fā)和應(yīng)用。因此，加強(qiáng)對高強(qiáng)鋁合金中厚板加工成形因素的基礎(chǔ)研究，可以為鋁合金制備加工工藝的優(yōu)化與性能的改善奠定基

2、礎(chǔ)。
　　為了研究高強(qiáng)鋁合金的熱變形行為和優(yōu)化固溶處理工藝參數(shù)，本文以第四代高性能7085鋁合金為實(shí)驗(yàn)材料，通過熱模擬、固溶處理和力學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn)，并利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、電子背散射技術(shù)(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射分析(XRD)等微觀表征技術(shù)，探討了不同熱變形工藝參數(shù)和固溶處理工藝條件下7085鋁合金微觀組織和力學(xué)性能的演變規(guī)律。研究工作的主要結(jié)論如下：
　　(1)通過等溫?zé)釅嚎s實(shí)

3、驗(yàn)，研究了7085鋁合金的熱變形行為和熱成形性能。分析了變形熱和摩擦力對合金流變應(yīng)力的影響并對流變應(yīng)力曲線作出了合理修正，推導(dǎo)了合金的熱變形本構(gòu)方程。在低的應(yīng)變速率下，合金的相對軟化率隨溫度的升高而降低。在應(yīng)變速率為10s-1的條件下，合金表現(xiàn)為持續(xù)軟化，其原因歸結(jié)于變形熱所引起的流變失穩(wěn)。建立了不同應(yīng)變下(ε=0.3、0.5和0.7)7085鋁合金的熱加工圖。隨著應(yīng)變的增加，在低溫低速變形條件下的加工圖從失穩(wěn)區(qū)逐漸向安全區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)變。微

4、觀組織顯示了該區(qū)域的主要軟化機(jī)制是動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)析出，析出相的粗化是引起加工圖發(fā)生轉(zhuǎn)變的主要原因。結(jié)合不同應(yīng)變下的加工圖，確定了合金的最佳熱加工條件范圍：變形溫度為390～450℃，應(yīng)變速率為0.01～0.1s-1。
　　(2)在功率耗散因子最高的變形溫度下，研究了應(yīng)變速率對動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件和再結(jié)晶機(jī)制的影響。在變形的初始階段(ε<0.3)，不同應(yīng)變速率的流變應(yīng)力曲線均顯示出相似的單峰形狀。微觀組織顯示再結(jié)晶優(yōu)先發(fā)生在原始晶界和

5、三叉晶界。尤其是在三叉晶界處，再結(jié)晶晶粒與母體形變晶粒存在三種取向關(guān)系。當(dāng)應(yīng)變超過某一臨界值后(ε≥0.3)，在低應(yīng)變速率下的流變應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而持續(xù)增大，而在高應(yīng)變速率下的流變應(yīng)力能夠達(dá)到穩(wěn)態(tài)。微觀組織顯示了在低的應(yīng)變速率下，亞晶界細(xì)化了原始晶粒，回復(fù)促進(jìn)了連續(xù)再結(jié)晶。而在高的應(yīng)變速率下，由于回復(fù)的缺乏，足夠的驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)致了明顯的晶界弓出，形成鏈狀結(jié)構(gòu)，推遲了連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。
　　(3)對軋制變形后7085鋁合金進(jìn)行固溶

6、處理，研究了固溶加熱過程中的升溫速率對微觀組織、第二相粒子、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：升溫速率能有效地調(diào)控再結(jié)晶晶粒尺寸和再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)。在相同的溫度條件下，隨著升溫速率的升高，再結(jié)晶晶粒尺寸逐漸降低。在低的升溫速率下(1℃/min)，再結(jié)晶晶粒明顯粗化，呈變形拉長的形態(tài)；隨著升溫速率的升高，再結(jié)晶晶粒逐漸變得細(xì)小等軸，且分布更均勻。在較低的固溶溫度下(<450℃)，合金在加熱過程中的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)隨升溫速率的升高而降低；隨著固溶