7A04（LC4）超高强铝合金断裂韧性研究

论文摘要

7A04超高强铝合金广泛应用于航空和航天领域,是该领域重要的结构材料之一。国内外学者对高强高韧铝合金的热处理已进行了广泛的研究,追求材料的强度和解决由此带来的断裂韧性偏低的问题,一直是研究的主题。本文研究了热处理工艺对7A04超高强铝合金组织和性能的影响,探索出了两种可显著提高合金性能的热处理工艺T6a-17（485℃/50min/水淬+100℃/36h/时效）和T6a3-21（485℃/50min/水淬+160℃/10min+120℃/10min+60℃/240h/时效）;通过对合金室温拉伸性能测试、冲击韧性测试和断裂韧性测试得到的结果,分析了三者之间的联系;并对合金的显微组织进行观察,分析了合金性能提高的原因。得出了以下几点结论:1、与现行的规范热处理工艺T6a-10（485℃/50min/水淬+120℃/24h/时效）相比,采用T6a-17（485℃/50min/水淬+100℃/36h/时效）和T6a3-21（485℃/50min/水淬+160℃/10min+120℃/10min+60℃/240h/时效）的热处理新工艺,在合金的强度略有提高或没有明显下降的前提下,合金的韧性有了显著的提高,其中αk分别提高了25.1%和54.5%,KIC分别提高了20.8%和29.4%。2、拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性之间存在着一定的对应关系,特别是冲击韧性与断裂韧性存在着密切的相关性。3、T6a-17工艺下合金的沉淀析出相比T6a-10工艺下的稍小,分布更均匀弥散;T6a3-21工艺下合金沉淀析出大小不同的析出相,这些析出相大小相间的分布在基体中。从而有效地提高了合金的冲击韧性和断裂韧性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 国外7xxx系超高强铝合金的发展历程
• 1.2 国内7xxx系超高强铝合金的发展历程
• 1.3 7xxx系超高强铝合金在国内外的应用情况
• 1.4 展望
• 第二章 本课题的理论依据及研究意义
• 2.1 超高强铝合金的强韧化理论
• 2.1.1 固溶强化
• 2.1.2 第二相强化
• 2.1.3 加工强化
• 2.1.4 细化晶粒强化
• 2.2 超高强铝合金的强韧化技术
• 2.2.1 合金化设计
• 2.2.2 熔体净化技术
• 2.2.3 合金的冷形变强化技术
• 2.2.4 合金的热处理强化技术
• 2.3 超高强铝合金的微观组织结构与性能
• 2.3.1 Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金的强化相
• 2.3.2 Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金的显微组织与性能
• 2.4 课题研究的意义和内容
• 第三章 试验材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 7A04超高强铝合金的热处理
• 3.2.2 力学性能测试试样的设计与制备
• 3.2.3 合金性能的测试
• 3.2.4 金相试样的制备与合金组织的观察
• 第四章 试验结果与分析
• 4.1 试验结果
• 4.1.1 合金的常温拉伸力学性能试验结果
• 4.1.2 合金的冲击韧性和断裂韧性试验结果
• 4.1.3 合金的显微组织
• 4.2 分析与讨论
• 4.2.1 拉伸性能、冲击韧性与断裂韧性之间的关系
• 4.2.2 显微组织对性能的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的与本课题有关的论文