均勻化及熱變形對納米TiN-Ti細(xì)化Al-Zn-Mg-Cu合金組織及性能的影響.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)度鋁合金是航空航天、武器裝備、船舶工業(yè)和汽車工業(yè)等領(lǐng)域中的重要結(jié)構(gòu)材料，該類合金通常采用鑄造制坯，經(jīng)均勻化處理和塑性變形后，采用固溶時效方式對合金進(jìn)行強(qiáng)韌化處理。由于這類鋁合金的合金化程度高，鑄坯易產(chǎn)生枝晶偏析、晶界處共晶組織粗大，對合金的均勻化處理和熱變形過程將產(chǎn)生重要影響。因此，研究鑄態(tài)組織對Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的均勻化處理和熱變形組織和性能的影響，可以為鑄造Al-Zn-Mg-Cu合金的均勻化處

2、理工藝和熱變形工藝的制定提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　本文采用金屬 Ti粉負(fù)載納米 TiN顆粒細(xì)化劑(簡稱：納米 TiN/Ti細(xì)化劑)細(xì)化Al-Zn-Mg-Cu合金的鑄態(tài)組織，研究了均勻化處理工藝對TiN/Ti細(xì)化Al-Zn-Mg-Cu合金組織和性能的影響；對均勻化處理的試樣進(jìn)行擠壓變形，采用熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)研究了不同變形條件下合金的組織以及流變應(yīng)力的變化規(guī)律，探討了納米 TiN/Ti細(xì)化Al-Zn-Mg-Cu合金的熱壓縮變形行為。取得

3、了如下研究結(jié)果：
　　470℃×24h一級均勻化處理后，鑄態(tài) Al-Zn-Mg-Cu合金枝晶間的η(MgZn2)和θ(Al2Cu)相向基體溶解較充分，僅在晶界處殘留少量的η(MgZn2)相。經(jīng)過（400℃×10 h+470℃×24h）二級均勻化處理后，鑄態(tài)的η(MgZn2)和θ(Al2Cu)相完全溶入基體，而在冷卻過程中α-Al晶內(nèi)析出了MgZn相。納米TiN/Ti細(xì)化Al-Zn-Mg-Cu合金的一級和二級均勻化處理后的晶粒較未添

4、加細(xì)化劑合金的細(xì)小，其硬度均高于鑄態(tài)硬度，二級均勻化處理試樣的硬度值比一級均勻化處理試樣的略有降低。
　　在熱模擬壓縮變形過程中，隨著變形溫度的升高、變形量的增加和應(yīng)變速率的降低，Al-Zn-Mg-Cu合金的動態(tài)再結(jié)晶過程更加充分。當(dāng)應(yīng)變速率為0.01s-1，變形溫度為450℃時，未加細(xì)化劑和添加 TiN/Ti的合金組織中均發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶，形成了大量的細(xì)小等軸晶，但未添加細(xì)化劑的合金中仍然可以觀察到部分原始擠壓態(tài)晶粒的晶界

5、。在條件相同的情況下，納米TiN/Ti能促進(jìn)動態(tài)再結(jié)晶。
　　Al-Zn-Mg-Cu合金的流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增加、變形溫度的降低而升高。對于未添加細(xì)化劑的Al-Zn-Mg-Cu合金，當(dāng)變形溫度為450℃時，合金的軟化機(jī)制主要為動態(tài)再結(jié)晶，應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有上升的趨勢，加工硬化占主導(dǎo)作用；當(dāng)變形溫度低于400℃時，穩(wěn)態(tài)階段加工硬化和由動態(tài)回復(fù)引起的軟化作用相平衡。對于添加TiN/Ti的合金，當(dāng)應(yīng)變速率為1s-1和0.1s-1時，

6、穩(wěn)態(tài)階段流變應(yīng)力表現(xiàn)為硬化作用和軟化作用相平衡的過程；當(dāng)應(yīng)變速率為0.01s-1，變形溫度為300℃和350℃時，合金組織中以軟化作用為主。
　　當(dāng)變形溫度較低時(300℃~400℃)，添加TiN/Ti細(xì)化劑的Al-Zn-Mg-Cu合金的流變應(yīng)力明顯高于未添加細(xì)化劑的合金；當(dāng)變形溫度為450℃時，變形初期添加 TiN/Ti合金的流變應(yīng)力高于未添加細(xì)化劑合金的應(yīng)力，但是隨著變形量的增加，未添加細(xì)化劑的合金的流變應(yīng)力逐漸增加直至高于添