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形变热处理对2124铝合金蠕变时效的影响

2020-12-15阅读(677)

形变热处理对2124铝合金蠕变时效的影响

论文摘要

蠕变时效成形技术主要用于大型飞机整体壁板的成形,是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。蠕变时效成形是蠕变和时效相互影响的过程,预变形、预时效、晶粒大小、合金成分等都会对蠕变时效成形的回弹和最终性能产生影响。本文将不同热处理制度获得的三种状态2124合金（固溶态、FTMT预处理态（预变形+预时效）、ITMT细化晶粒态）进行蠕变时效实验,利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等手段,研究了预处理对2124合金蠕变时效的影响,得到以下结论：（1）揭示了两种不同预处理对2124合金蠕变时效行为的影响。ITMT预处理细化了2124合金的晶粒组织,晶界的增殖使得该预处理合金在蠕变时效过程中蠕变变形增大。FTMT预处理增加了合金内部的位错,可动位错增加,蠕变机制由位错攀移机制向粘滞性滑移机制转变,蠕变初始阶段变形量减少,但稳态蠕变速率增大。（2）获得了2124合金蠕变时效统一本构关系方程,通过两种不同的本构关系对三种不同初始态合金进行了拟合。（3）揭示了2124合金在蠕变时效过程中的微观结构与力学性能。2124合金在蠕变时效过程中θ’相存在应力位向效应,主要析出强化相S’相择优析出不明显,但沿应力轴方向析出相有粗化现象。蠕变时效相对于人工时效第二相析出细小、致密,PFZ变窄。PFZ变窄能导致合金塑性和韧性的各向异性指数增大。（4）揭示了ITMT预处理对2124合金蠕变时效微观组织和性能的影响。固溶态和ITMT处理态合金都存在着难溶的粗大富Fe（Si）杂质相,粗大杂质相在蠕变时效过程中遭蠕变应力的作用发生破碎,蠕变应力越大破碎的越严重。通过ITMT预处理可以得到细小的晶粒组织。晶粒细化处理合金不仅具有较好的强度和塑性,而且在经过蠕变时效后仍保持较好的力学性能。（5）揭示了FTMT预处理对2124合金蠕变时效微观组织和性能的影响。采用12h自然时效+8%预变形的预处理工艺能够获得2124合金蠕变时效后比较好的综合力学性能。FTMT预处理能消除θ’的应力位向效应,使第二相析出致密细小,提高合金强度,略微降低塑性和韧性,减少塑性和韧性各向异性指数。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 蠕变时效成形概述
  • 1.1.1 整体壁板概述
  • 1.1.2 蠕变时效成形概述
  • 1.2 蠕变时效成形工艺特点
  • 1.2.1 蠕变时效成形基本原理
  • 1.2.2 蠕变时效成形中材料性能及微观组织控制
  • 1.2.3 蠕变时效成形研究关键技术
  • 1.3 蠕变时效成形国内外研究动态
  • 1.3.1 蠕变时效成形回弹和有限元模拟研究
  • 1.3.2 蠕变时效成形材料性能及微观结构研究
  • 1.3.3 蠕变时效成形国内研究现状
  • 1.4 铝合金形变热处理概述
  • 1.4.1 中间形变热处理（ITMT）
  • 1.4.2 最终形变热处理（FTMT）
  • 1.5 本论文研究的内容及意义
  • 第二章 实验材料与实验方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验流程
  • 2.3 形变热处理
  • 2.4 实验方法
  • 2.4.1 轧制
  • 2.4.2 固溶及时效
  • 2.4.3 蠕变时效实验
  • 2.4.4 金相组织分析
  • 2.4.5 扫描电子显微镜观察
  • 2.4.6 透射电子显微镜观察
  • 2.4.7 电导率的测试
  • 2.4.8 硬度测试
  • 2.4.9 室温拉伸力学性能测试
  • 2.4.10 断裂韧性性能测试
  • 第三章 预处理对2124合金蠕变时效行为的影响
  • 3.1 TIMT预处理对2124合金蠕变时效行为的影响
  • 3.2 FTMT预处理对2124合金蠕变时效行为的影响
  • 3.2.1 不同预变形量处理合金的蠕变时效曲线
  • 3.2.2 不同应力下FTMT预处理合金的蠕变时效曲线
  • 3.2.3 FTMT预处理对2124合金的蠕变时效行为影响分析
  • 3.3 蠕变时效曲线本构关系
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 ITMT处理对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响
  • 4.1 金相组织
  • 4.2 ITMT细化处理合金的时效曲线
  • 4.3 室温停留时间对2124合金蠕变时效的影响
  • 4.4 蠕变时效后SEM观察
  • 4.5 蠕变时效后合金TEM观察
  • 4.6 细化晶粒对蠕变时效后合金硬度的影响
  • 4.7 细化晶粒对蠕变时效后合金力学性能的影响
  • 4.8 分析与讨论
  • 4.8.1 2124合金蠕变时效第二相析出规律
  • 4.8.2 晶粒大小对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响
  • 4.9 本章小结
  • 第五章 FTMT处理对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响
  • 5.1 不同预时效温度的FTMT预处理
  • 5.2 不同变形量大小的FTMT预处理
  • 5.3 FTMT预处理合金蠕变时效的微观组织与性能
  • 5.3.1 时效曲线
  • 5.3.2 蠕变时效后光学金相组织
  • 5.3.3 蠕变时效后SEM观察
  • 5.3.4 蠕变时效后TEM观察
  • 5.3.5 预处理对电导率的影响
  • 5.3.6 预处理对硬度的影响
  • 5.3.7 预处理对室温力学性能的影响
  • 5.4 性能各向异性
  • 5.4.1 力学性能各向异性
  • 5.4.2 断裂韧性
  • 5.5 分析与讨论
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间主要的研究成果

    • 相关论文文献

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