Al-Zn-Mg-Cu合金形變熱處理工藝的研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu合金作為高強(qiáng)鋁合金，在航空航天領(lǐng)域及地面運(yùn)載工具方面應(yīng)用廣泛，是極為關(guān)鍵的一類輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。高強(qiáng)、高韌、耐腐蝕的鋁合金作為今后的主要發(fā)展方向具有重要的研究價值。形變熱處理不但能夠得到高強(qiáng)度和高韌性的良好配合，而且還能大大簡化零件的生產(chǎn)工藝流程，帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本論文在研究和優(yōu)化對提高強(qiáng)度最有利的最終形變熱處理工藝時，研究了高溫形變熱處理工藝對合金組織與性能的影響，兩種形變熱處理工藝的主要差異在于預(yù)時效溫

2、變形前合金是否經(jīng)過高溫變形。同時研究了合金鑄錠原始組織對材料最終組織及性能的影響，對比研究了主合金元素對合金強(qiáng)度的作用規(guī)律以及析出相與亞結(jié)構(gòu)對合金強(qiáng)度的影響程度。
　　研究結(jié)果表明：在高溫形變熱處理工藝中，最佳工藝條件為460℃變形30%，此時合金能保持一定的位錯組態(tài)。之后的溫變形最佳條件為120℃變形30%，此時合金進(jìn)一步增加了位錯組態(tài)并能最大程度避免析出相的不均勻性。高溫形變處理的合金晶粒被拉長，并呈現(xiàn)回復(fù)特征，存在亞晶組織。

3、由于位錯促進(jìn)析出相的形核，故高溫形變的預(yù)時效時間(8h)與終時效時間(9h)相比最終形變的(分別為12、10h)均有所減短。高溫形變處理的合金析出相的分布均勻性低于最終形變處理的，因而其強(qiáng)度有稍許降低，而亞結(jié)構(gòu)的增多使其塑性得到改善。在相同的高溫形變與最終形變工藝條件下，采用真空感應(yīng)熔煉水冷銅模澆鑄技術(shù)在730℃鑄造時，合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr板材的力學(xué)性能最佳。三種合金(Al-8.2Zn

4、-2.05Mg(10Zn-2.5Mg，12Zn-3Mg)-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr)在T6狀態(tài)(120℃時效24h)下析出了均勻彌散的強(qiáng)化相η’，此時析出相強(qiáng)化起主導(dǎo)作用。隨著主合金元素Zn、Mg含量的提高，析出強(qiáng)化相的數(shù)量逐漸增多，析出相強(qiáng)化效應(yīng)增大，三種合金的抗拉強(qiáng)度分別為646.2MPa、697.4MPa、732.5MPa，伸長率分別為13.0%、10.6%、7.1%。采用形變熱處理工藝比單純增加主合金元素含量對合金強(qiáng)

5、度的提高更為有利，最終形變熱處理狀態(tài)下合金不僅得到了最大限度的析出相強(qiáng)化效應(yīng)而且獲得了亞晶強(qiáng)化效應(yīng)，這種強(qiáng)化組織對抗拉強(qiáng)度的提高最為有利。高溫形變熱處理在進(jìn)一步增大亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化效應(yīng)的同時，還影響了析出相的分布均勻性，此組織雖不是最佳的強(qiáng)化組織，但能夠保持較好的塑性。亞晶內(nèi)析出均勻彌散強(qiáng)化相對合金強(qiáng)度提高最為有利，而析出相分布不均勻性則會阻礙強(qiáng)度的提高。合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr經(jīng)最終形變熱處理