喷射成形超高强铝合金的热处理工艺研究

论文摘要

根据XX任务的要求,所研制合金的力学性能要达到目标:弹性模量E≥74GPa,抗拉强度σb≥700MPa,屈服强度σ0.2≥670MPa,伸长率δ≥7%。喷射沉积超高强铝合金通过热处理强化可以达到较高的力学性能指标。本文采用喷射沉积方法制备的Al-10Zn-3Mg-1.6Cu-0.8Ni-0.8Zr合金,通过拉伸实验、硬度测试,共振法测弹性模量,和差热分析;借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察和X射线衍射分析等手段研究了热处理制度对该合金的力学性能和显微组织的影响。研究结果表明,喷射沉积方法制备的合金比铸锭冶金方法制备的合金组织更均匀细化。采用多级固溶+多级时效工艺,对片状拉伸样进行处理,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到720Mpa、680Mpa和9.4%。进一步优化工艺,并对挤压棒材进行处理,所得的力学性能分别是σb=741MPa,σ0.2=722MPa,δ=8%。达到了实验的日的和要求。分析认为,多级固溶处理使合金元素充分固溶于基体且避免了高温长时固溶导致的再结晶晶粒过分长大,充分固溶的合金经多级时效后,得到了峰值时效的基体组织,晶界析出物断开,避免了回归时沉淀物回溶导致的基体的弱化和峰值时效时连续脆性相分布导致沿品的脆性断裂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 国外Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的发展
• 1.1.2 国内Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的发展
• 1.2 超高强铝合金性能的影响因素
• 1.2.1 元素对超高强铝合金性能的影响
• 1.2.2 沉淀相对超高强铝合金性能的影响
• 1.2.3 热处理工艺对超高强铝合金性能的影响
• 1.2.4 高强铝合金的主要强化机制
• 1.3 超高强铝合金的新型制备方法—喷射成形技术
• 1.3.1 发展历程
• 1.3.2 原理及设备
• 1.3.3 工艺特点
• 1.3.4 喷射成形在7xxx系超高强铝合金中的应用及前景
• 1.4 研究目的和主要内容
• 第二章 实验原理及内容
• 2.1 实验原理及内容介绍
• 2.1.1 实验原理
• 2.1.2 实验内容
• 2.2 合金制备及组织分析
• 2.2.1 合金成分
• 2.2.2 喷射沉积合金的制备
• 2.2.3 喷射沉积合金的组织分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 固溶处理工艺研究
• 3.1 过烧温度的测定
• 3.2 固溶处理工艺研究
• 3.2.1 单级固溶研究
• 3.2.2 强化固溶工艺研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 时效处理工艺研究
• 4.1 时效制度对材料性能的影响
• 4.1.1 时效硬度曲线的测定
• 4.1.2 力学性能对比
• 4.1.3 显微组织分析
• 4.2 在时效过程中的相的变化及相与基体之间的匹配变化
• 4.3 本章小结
• 第五章 H合金棒材热处理工艺的确定
• 5.1 Φ150×150mm棒材的热处理工艺探索
• 5.1.1 棒材热处理工艺方案
• 5.1.2 棒材不同热处理工艺的微观组织和力学性能
• 5.1.3 棒材固溶处理过程中的组织变化及分析
• 5.2 Φ150×150mm棒材的微观组织和力学性能
• 5.3 工业生产条件下棒材的微观组织和力学性能
• 5.4 工业生产条件下Φ150×260mm棒材固溶处理TEM分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果