电磁连铸7050高强铝合金的热处理工艺研究

论文摘要

7×××高强铝合金近年来被广泛应用于航空航天及军事工业,于是对于进一步提高合金的性能也就有了更高的要求。热处理是提高7×××高强铝合金性能的重要方法。均匀化是电磁连铸7050铝合金必不可少的一步,而现有的均匀化方法有的时间太长,有的工艺太复杂。双级均匀化方法已被证明适合于第二相变化比较复杂的高合金化合金,因此本文进行了电磁连铸7050铝合金的二级均匀化工艺的研究。电磁连铸7050铝合金的铸态组织成分分布不均匀,存在严重枝晶偏析,非平衡共晶相呈网络状连续分布。本试验摸索出的适宜的双级均匀化工艺为：随炉加热到460℃保温24 h,再随炉加热到475℃保温2 h。二级均匀化后,合金组织更加均匀,残留共晶进一步减少。二级均匀化后合金强度最高达到530.11MPa,延伸率为12.9％,硬度HBW161。关于最终形变热处理FTMT对7×××系铝合金的作用说法不一。有人认为高强度7×××系铝合金的韧性、疲劳抗力和应力腐蚀开裂抗力可通过FTMT工艺来改善。另有人则认为各种FTMT可以提高7×××系合金的强度,但对改善断裂韧性和疲劳裂纹扩展抗力收效不大。本文采用光学显微镜、扫描电镜、力学拉伸试验、电导率以及硬度等测试分析手段,开展了最终形变热处理FTMT对7050铝合金显微组织和性能影响的研究。对电磁连铸7050铝合金进行最终形变热处理,淬火后引入形变加工工艺引起材料变形,通过塑性变形与热处理的有机结合,充分合理地利用合金的加工硬化和沉淀硬化,使合金获得更高的强度且保持良好的塑性、韧性和抗应力腐蚀性能。本试验摸索出的较优的FTMT工艺参数为：预时效105℃／8h+冷变形20％+时效140℃／14h,经过最终形变热处理,合金的综合性能较双级时效处理后显著提高：抗拉强度和屈服强度分别为631.28MPa,611.80MPa,伸长率为14.68％,硬度HV271.0,电导率32.1%IACS,拉伸断裂类型由原来的晶界韧窝断裂变为穿晶剪切和沿晶韧窝混合型断裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 铝和铝合金概述
• 1.1.1 铝的特性及主要应用领域
• 1.1.2 铝及铝合金的分类
• 1.1.3 铝合金的主要强化方式
• 1.2 国内外超高强铝合金发展概况
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金组织对性能的影响
• 1.3.1 析出相及析出序列
• 1.3.2 微观组织结构与性能
• 1.4 超高强铝合金的热处理工艺
• 1.4.1 均匀化
• 1.4.2 固溶
• 1.4.3 单级时效
• 1.4.4 双级时效
• 1.4.5 回归再时效
• 1.4.6 形变热处理
• 1.5 论文的研究目的和主要内容
• 2 材料制备和试验方法
• 2.1 电磁连铸原理及工艺
• 2.1.1 电磁连铸的基本原理
• 2.1.2 电磁连铸的试验装置
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 均匀化
• 2.2.2 形变热处理
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 性能测试
• 2.3.2 微观组织分析
• 3 电磁连铸7050高强铝合金的均匀化制度的研究
• 3.1 引言
• 3.2 电磁连铸态铸锭的组织及性能
• 3.3 单级均匀化
• 3.3.1 均匀化温度的确定
• 3.3.2 均匀化时间对合金组织的影响
• 3.3.3 均匀化时间对合金性能的影响
• 3.4 双级均匀化制度的探索
• 3.4.1 显微组织
• 3.4.2 力学性能及硬度
• 3.4.3 分析与讨论
• 3.5 本章小结
• 4 电磁连铸7050高强铝合金的形变热处理制度的研究
• 4.1 形变热处理的工艺参数
• 4.2 形变热处理后合金的显微组织
• 4.3 形变热处理后合金的性能
• 4.4 正交试验的结果分析
• 4.5 分析与讨论
• 4.5.1 形变量的影响
• 4.5.2 时效温度的影响
• 4.5.3 时效时间的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢