2A12铝合金时效成形的微观组织及力学性能

论文摘要

本文开展了2A12铝合金时效成形工艺实验,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和力学性能测试等手段,对合金时效成形后的微观组织及力学性能进行了研究。主要包括以下四个方面的内容：(1)2A12铝合金时效成形与人工时效时的组织和性能对比；(2)预弯半径对2A12铝合金时效成形后回弹率、微观组织及力学性能的影响规律；(3)成形温度对2A12铝合金时效成形后回弹率、微观组织及力学性能的影响规律；(4)保温时间对2A12铝合金时效成形后回弹率、微观组织及力学性能的影响规律。主要研究结果如下：1.2A12铝合金时效成形后的晶粒较人工时效时被进一步压扁拉长。时效成形过程中由于弹性载荷的施加,使合金在时效成形后的析出沉淀相变为长条状、且呈现一定的方向性；而人工时效时析出的沉淀相为点状、分布比较均匀。时效成形后的位错形态与人工时效时相比也不相同。时效成形后为长直态位错,而人工时效时为位错圈或蜷线位错。时效成形后合金的拉伸性能比人工时效时略有降低,降幅在6%以内,断裂韧性也略小,且疲劳裂纹扩展速率相对较快。2.2A12铝合金时效成形后的回弹率随着预弯半径的增大而增加。时效成形过程中,成形温度和保温时间是影响沉淀相尺寸和数量的重要因素,而预弯半径对沉淀相的尺寸和数量没有显著影响。而且,改变预弯半径对时效成形后合金的力学性能几乎没有影响。3.2A12铝合金时效成形后的回弹率随着成形温度的升高而降低。较高的成形温度,使得2A12铝合金时效成形后析出沉淀相的尺寸增大、数量增多,且沉淀相粒子间平均间距增大。成形温度逐渐升至190℃,时效成形后合金的强度逐渐增大,延伸率逐渐降低；同时断裂韧性总体呈下降趋势,疲劳裂纹扩展速率呈增大趋势。4.2A12铝合金时效成形后的回弹率随着保温时间的延长而下降,在较短时间区间段回弹率的下降速度很快,而在较长时间区间段其下降速度逐渐变缓并趋于平稳。随着保温时间的延长,2A12铝合金时效成形后析出沉淀相的尺寸逐渐增大,数量逐渐增多,且沉淀相由过渡相S’逐渐转变为平衡相S；时效成形后合金的强度先逐渐增大到峰值后下降,而延伸率一直呈单调下降的趋势；同时断裂韧性呈下降趋势,疲劳裂纹扩展速率逐渐增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出和意义
• 1.2 时效成形的研究现状
• 1.3 时效成形定义及特点
• 1.4 时效成形机理
• 1.5 时效成形工装及应用情况
• 1.6 时效成形关键技术及发展趋势
• 1.7 2A12铝合金特性
• 1.8 本课题的主要研究内容
• 2 实验过程和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验流程
• 2.3 时效成形实验
• 2.3.1 实验模具及设备
• 2.3.2 实验步骤
• 2.4 回弹率测量
• 2.5 力学性能测试
• 2.5.1 拉伸性能测试
• 2.5.2 断裂韧性测试
• 2.5.3 疲劳裂纹扩展速率测试
• 2.6 微观组织分析
• 2.6.1 XRD分析
• 2.6.2 金相组织分析
• 2.6.3 透射电镜分析
• 2.6.4 断口扫描电镜分析
• 3 时效成形与人工时效的对比及预弯半径对时效成形的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 预弯半径对回弹的影响
• 3.3 微观组织分析
• 3.4 力学性能分析
• 3.4.1 拉伸性能
• 3.4.2 断裂韧性
• 3.4.3 疲劳裂纹扩展速率
• 3.5 本章小结
• 4 成形温度对时效成形影响的研究
• 4.1 实验方案
• 4.2 成形温度对回弹的影响
• 4.3 成形温度对微观组织的影响
• 4.4 成形温度对力学性能的影响
• 4.4.1 成形温度对拉伸性能的影响
• 4.4.2 成形温度对断裂韧性的影响
• 4.4.3 成形温度对疲劳裂纹扩展速率的影响
• 4.5 本章小结
• 5 保温时间对时效成形影响的研究
• 5.1 实验方案
• 5.2 保温时间对回弹的影响
• 5.3 保温时间对微观组织的影响
• 5.4 保温时间对力学性能的影响
• 5.4.1 保温时间对拉伸性能的影响
• 5.4.2 保温时间对断裂韧性的影响
• 5.4.3 保温时间对疲劳裂纹扩展速率的影响
• 5.5 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