Mn含量及形变热处理工艺对2519A铝合金组织性能的影响

论文摘要

本论文结合973项目“高性能铝材与铝资源高效利用的基础研究”的子项目“铝合金抗冲击特征微结构及动态行为研究”,通过显微硬度测试、X射线衍射分析、力学性能测试、金相组织观察、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了元素Mn含量及形变热处理工艺对2519A铝合金的组织及力学性能的影响,实验结果表明：1.合金元素Mn影响2519A铝合金的时效硬化行为：预变形为15%的2519A铝合金,随着Mn含量从0.29%增加到0.46%,一方面其时效硬化效果减弱,其峰值硬度从145HV减少到132HV；另一方面,加速了合金时效硬化进程,达到峰值硬化时效时间从9h减小到6h。2.2519A铝合金Mn含量为0.29%时,525℃/1.5h固溶处理+15%预变形+165℃/9h时效后,合金室温力学性能为σb=533MPa,σ0.2=495MPa,δ=11.8%。3.透射电镜观察表明：经525℃/1.5h固溶处理+15%预变形+165℃/9h时效后,含0.29%Mn的2519A铝合金微结构组织特征为晶内析出大量细小均匀分布的θ’相,其尺寸约为40～50nm；晶界析出细小的平衡相θ,呈不连续分布状态,无沉淀析出带较窄。4.为获得较好的性能,对含0.29%Mn的1#合金进行形变热处理,采用三因子三水平正交表L9（33）,正交试验结果表明：含0.29%Mn的1#合金的最佳形变热处理工艺为：525℃/1.5h固溶处理,冷轧预变形量50%,时效温度140℃,时效时间6h,此时合金的力学性能为σb=551 MPa,σ0.2=507.7MPa,6=7.8%。5.透射电镜观察表明：经过525℃/1.5h固溶处理+50%预变形+190℃时效,含0.29%Mn的2519A铝合金优先在位错胞壁处形核,析出细小的θ’相,随着时效时间的延长,θ’析出相逐渐增多,并且θ’相长大,在190℃时效3h后,θ’相在亚晶内均匀弥散析出。6.含0.29%Mn的2519A铝合金经过525℃/1.5h固溶处理+80%预变形后,在不超过200℃时效,合金主要以形变强化为主,析出强化效果不明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝合金的分类及组织特点
• 1.1.1 铝合金的分类
• 1.1.2 铸造铝合金
• 1.1.3 变形铝合金
• 1.2 铝的合金化与强化方法
• 1.2.1 固溶强化
• 1.2.2 时效强化
• 1.2.3 过剩相强化
• 1.2.4 细晶强化及变质处理
• 1.2.5 冷变形强化
• 1.3 铝合金热处理原理
• 1.3.1 铝合金时效理论
• 1.3.2 铝合金时效强化机制
• 1.3.2.1 位错绕过不易变形的粒子——Orowan机制
• 1.3.2.2 位错切过易变形粒子
• 1.3.3 铝合金的回归现象
• 1.3.4 固溶热处理与冷淬
• 1.4 Al-Cu-Mg系高强高韧铝合金的研究现状与发展
• 1.4.1 国外Al-Cu-Mg合金系的发展情况
• 1.4.2 国内Al-Cu-Mg合金系的发展情况
• 1.4.3 Al-Cu-Mg系合金强韧化发展方向
• 1.5 高强铝合金的微观组织与性能
• 1.5.1 基体沉淀相对合金性能的影响
• 1.5.2 晶界沉淀相对合金性能的影响
• 1.5.3 晶界无析出带对合金性能的影响
• 1.6 形变热处理发展的概述
• 1.6.1 铝合金TMT的发展过程及其应用
• 1.6.2 铝合金TMT的类型及其对合金组织与性能的影响
• 1.6.3 铝合金FMT研究中存在的问题与展望
• 1.7 2519A铝合金的简介及本课题的研究目的
• 第二章 实验过程及方法
• 2.1 合金成分设计
• 2.2 实验合金的制备
• 2.3 样品制备与热处理
• 2.3.1 固溶处理
• 2.3.2 T8态形变热处理
• 2.4 性能检测
• 2.4.1 力学性能测试
• 2.4.2 小负荷维氏硬度测试
• 2.5 微观组织观察
• 2.5.1 金相组织观察
• 2.5.2 扫描电镜显微组织观察
• 2.5.3 透射电镜显微组织观察
• 2.5.4 X-ray衍射试验
• 第三章 Mn含量对2519A铝合金组织与性能的影响
• 3.1 元素Mn在合金中的存在形式及分布
• 3.1.1 主要合金元素在2519A铝合金中存在形式
• 3.1.2 主要合金元素在2519A合金中的分布
• 3.2 Mn元素对2519A铝合金铸态和均匀化态组织的影响
• 3.2.1 Mn对2519A铝合金铸态组织的影响
• 3.2.2 Mn对2519A铝合金均匀化态组织的影响
• 3.2.3 DSC分析
• 3.3 Mn含量对2519A铝合金力学性能的影响
• 3.3.1 Mn含量对2519A铝合金时效硬化行为的影响
• 3.3.2 Mn含量对2519A合金力学性能的影响
• 3.4 不同Mn元素含量的2519A铝合金拉伸断口扫描电镜分析
• 3.5 15%预变形2519A铝合金165℃峰时效态透射电镜分析
• 3.5.1 不同Mn含量的2519A铝合金165℃峰值时效态透射电镜分析
• 3.5.2 不同热处理状态的2519A铝合金165℃峰时效态晶界TEM分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 形变热处理工艺对2519A铝合金组织性能的影响
• 4.1 正交试验研究形变热处理工艺对含0.29%Mn的2519A铝合金室温力学性能的影响
• 4.1.1 预变形量ε的影响
• 4.1.2 时效温度的的影响
• 4.1.3 时效时间的影响
• 4.2 形变热处理预变形量对合金组织性能的影响
• 4.2.1 时效前不同预变形量的2519A铝合金的硬化曲线
• 4.2.2 时效前不同预变形量的2519A铝合金的力学性能
• 4.2.3 时效前不同预变形量的2519A铝合金拉伸断口扫描电镜分析
• 4.2.4 时效前不同预变形量的2519A铝合金透射电镜分析
• 4.3 时效温度对50%预变形的2519A铝合金显微组织的影响
• 4.3.1 合金的时效硬化行为
• 4.3.2 合金的力学性能
• 4.3.3 50%预变形后不同时效温度时效后的2519A铝合金拉伸断口扫描电镜分析
• 4.3.4 50%预变形后不同时效条件的2519A铝合金变形组织分析
• 4.3.5 50%预变形后不同时效条件下2519A铝合金TEM分析
• 4.3.5.1 50%预变形后不同时效时间2519A铝合金TEM分析
• 4.3.5.2 50%预变形后不同时效温度2519A铝合金TEM分析
• 4.4 时效温度对80%预变形的2519A铝合金显微组织与性能的影响
• 4.4.1 时效温度对80%预变形2519A铝合金的硬化行为的影响
• 4.4.2 时效温度对80%预变形2519A铝合金的力学性能的影响
• 4.4.3 2519A铝合金80%预变形后不同时效温度时效后的拉伸断口扫描电镜分析
• 4.4.4 80%预变形后不同时效温度时效后的2519A铝合金透射电镜分析
• 4.5 分析与讨论
• 4.5.1 形变热处理过程中θ'相析出的热力学分析
• 4.5.2 形变热处理对2519A铝合金性能影响的讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文