亞微晶鋁合金的制備和顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的研究.pdf

1、鋁及其合金是當(dāng)今發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛的有色金屬，在航空航天工業(yè)和許多民用工業(yè)領(lǐng)域占有十分重要的地位。如今，鋁合金正向著高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕等方向發(fā)展。納米材料具有一系列異乎尋常的特性，但是制備納米晶材料，尤其具有更多應(yīng)用價(jià)值的大塊體納米結(jié)構(gòu)材料是很困難的。與其相比，獲得亞微米級(jí)超細(xì)晶材料相對(duì)容易，而且微米級(jí)或亞微米級(jí)超細(xì)晶粒的金屬也展現(xiàn)了非同尋常的特性，如：高強(qiáng)度、高的擴(kuò)散能力和超塑變形的溫度大大降低等。亞微米級(jí)超細(xì)晶材料制備是當(dāng)前新型

2、高性能材料發(fā)展的一種趨勢(shì)。目前在獲得超細(xì)晶材料的方法中等通道角擠壓法(ECAP)是獲得沒(méi)有任何孔洞的亞微米大塊體材料的最行之有效的方法。 本文采用ECAP法與熱處理相結(jié)合的幾種工藝，在A(yíng)、Bc、C三種擠壓路徑條件下(路徑A：試樣每次擠壓前沒(méi)有旋轉(zhuǎn)；路徑Bc：試樣每次擠壓前順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°；路徑C：試樣每次擠壓前旋轉(zhuǎn)180°)制備了航空航天用超高強(qiáng)鋁合金2224、7050和7055。利用電鏡手段從微觀(guān)角度分析研究了鋁合金在ECAP

3、過(guò)程中顯微組織的演變。通過(guò)拉伸試驗(yàn)及硬度的測(cè)試，揭示了經(jīng)ECAP結(jié)合固溶時(shí)效處理后鋁合金的力學(xué)性能的變化規(guī)律。初步討論了等通道角擠壓與固溶時(shí)效相結(jié)合獲得超高強(qiáng)鋁合金的晶粒細(xì)化和強(qiáng)化機(jī)制。并討論比較了三種擠壓路徑對(duì)合金顯微組織及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納如下： 1.經(jīng)幾種工藝條件處理后，2224、7050鋁合金退火試樣隨著等通道角擠壓次數(shù)的增加，強(qiáng)度都有很大提高，塑性有所下降，晶粒尺寸和第二相顆粒也有不同程度的細(xì)化，合金的晶粒尺

4、寸已細(xì)化到亞微米級(jí)，最小達(dá)到250nm；退火試樣經(jīng)過(guò)多次等通道角擠壓，固溶處理，進(jìn)行二次再擠壓和自然或人工時(shí)效后，強(qiáng)度隨再擠壓次數(shù)增加而明顯提高，2224合金達(dá)到618MPa，7050合金為677MPa，二種合金均超過(guò)600MPa，成為亞微晶超高強(qiáng)鋁合金材料，同時(shí)仍有較好塑性。ECAP縮短了7050合金的峰時(shí)效析出時(shí)間，使沉淀相粒子更加細(xì)小而彌散分布。在三種擠壓路徑中，Bc路徑是獲得比較細(xì)的等軸晶粒的最佳的途徑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較，

5、獲得了制備亞微晶超高強(qiáng)鋁合金的最佳工藝。 2.三種ECAP與熱處理相結(jié)合工藝制備7055合金，經(jīng)多次等通道角擠壓后，強(qiáng)度與T6狀態(tài)相比沒(méi)有提高，塑性也無(wú)明顯改善，而合金強(qiáng)度有所下降，這是由于合金處在深度過(guò)時(shí)效狀態(tài)的原因。 3.等通道角擠壓獲得亞微晶粒，是由于擠壓過(guò)程不斷地剪切大晶粒使之不斷細(xì)化，與此同時(shí)，在高應(yīng)變區(qū)，應(yīng)力和擠壓溫度的共同作用下形成細(xì)小的亞晶粒和轉(zhuǎn)變成大角度晶界的細(xì)晶粒；獲得超高強(qiáng)度是由于等通道角擠壓造成的