含钪、锆2524铝合金组织与性能的研究

论文摘要

设计了复合添加微量钪锆的2524铝合金,通过半连续铸造制备了合金铸锭。采用硬度、电导率、室温拉伸力学性能测试和金相（OM）、X射线物相分析（XRD）、电子显微分析方法（SEM、TEM）,研究了不同处理态下2524+（Sc+Zr）铝合金组织与性能的变化规律,优化合金热处理工艺,并从理论上进行了分析和讨论。获得了下列结论:1.在铸锭均匀化处理过程中,合金的显微组织的变化特征为:①400℃以下均匀化,非平衡的过饱和固溶体基体析出平衡相θ和S,400℃以上均匀化,这些平衡相又回溶到固溶体基体中;②含钪锆过饱和固溶体分解,析出热稳定性极好的Al3（Sc,Zr）粒子;③枝晶间存在的粗大平衡相逐步溶解,490℃时枝晶基本消失。2.2524+（Sc+Zr）合金铸锭适宜的均匀化处理工艺为:先在420℃保温8h低温预处理,再在490℃保温16h均匀化处理。双级均匀化处理后的合金铸锭枝晶组织明显消除,而且预处理有利于Al3（Sc,Zr）粒子的析出。3.合金板材适宜的固溶处理工艺为:498℃下保温20min,水淬。合金板材经该工艺固溶处理后,自然时效96h以上,达到综合力学性能理想配合（纵向）:抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到464 MPa、303 MPa、25%。4.T4状态2524+（Sc+Zr）合金板材晶粒近似等轴状,在宏观上力学性能无明显各向异性。合金横向上的拉伸力学性能:σb=457MPa、σ0.2=303MPa、δ=26%,达到研究设计的预期目标。在循环基数为107时其疲劳强度为194MPa。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 Al-Cu-Mg系铝合金的发展情况
• 1.1.1 国外Al-Cu-Mg合金系的发展情况
• 1.1.2 国内Al-Cu-Mg合金系的发展情况
• 1.2 Al-Cu-Mg系高强铝合金的成分及其作用
• 1.2.1 主合金化元素
• 1.2.2 微量添加元素
• 1.2.3 杂质元素
• 1.3 Al-Cu-Mg系合金的组织
• 1.3.1 沉淀顺序及沉淀相
• 1.3.2 硬化机理
• 1.4 Al-Cu-Mg系高强铝合金的性能
• 1.4.1 常规力学性能
• 1.4.2 耐蚀性能
• 1.4.3 断裂韧性
• 1.4.4 疲劳性能
• 1.5 Al-Cu-Mg系铝合金强韧化发展方向
• 1.6 含钪Al-Cu-Mg系合金的研究进展
• 1.7 本课题研究的内容及意义
• 第二章 材料制备与实验方法
• 2.1 实验方案
• 2.2 材料制备
• 2.2.1 合金成分设计
• 2.2.2 熔炼与铸造
• 2.2.3 铸锭均匀化
• 2.2.4 板材轧制
• 2.2.5 固溶时效处理
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 示差扫描热分析
• 2.3.2 铸锭均匀化制度的优化
• 2.3.3 固溶处理制度的优化
• 2.3.4 硬度测试
• 2.3.5 室温拉伸性能测试
• 2.3.6 电导率测试
• 2.3.7 XRD物相分析
• 2.3.8 金相组织观察
• 2.3.9 SEM组织观察
• 2.3.10 TEM组织观察
• 第三章 铸锭均匀化处理工艺的研究
• 3.1 合金铸态显微组织
• 3.2 合金铸锭DSC分析
• 3.3 单级均匀化处理对合金铸锭组织与性能的影响
• 3.3.1 均匀化温度对合金铸锭组织与性能的影响
• 3.3.2 均匀化时间对合金铸锭组织与性能的影响
• 3.3.3 不同单级均匀化处理条件下合金的物相结构
• 3.4 双级均匀化处理对合金组织与性能的影响
• 3.4.1 双级均匀化处理对合金硬度和电导率的影响
• 3.4.2 双级均匀化处理对合金显微组织的影响
• 3.5 均匀化处理对热轧板性能的影响
• 3.5.1 均匀化处理对热轧板材室温拉伸性能的影响
• 3.5.2 均匀化处理对热轧板工艺性能的影响
• 3.5.3 热轧态合金显微组织
• 3.6 分析与讨论
• 3.6.1 均匀化处理对合金组织的影响
• 3.6.2 均匀化处理对合金硬度和电导率的影响
• 3.6.3 均匀化动力学分析
• 3.6.4 微量钪锆在Al-Cu-Mg铝合金铸锭中的存在形式和作用机理
• 3.7 本章小结
• 第四章 合金固溶处理制度和自然时效过程的研究
• 4.1 固溶处理制度的研究
• 4.1.1 固溶温度对合金组织与性能的影响
• 4.1.2 固溶时间对合金组织与性能的影响
• 4.1.3 固溶态合金TEM组织
• 4.2 合金自然时效硬化现象的研究
• 4.3 合金自然时效态显微组织
• 4.3.1 合金自然时效态金相显微组织
• 4.3.2 合金自然时效态TEM组织
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 固溶处理对合金组织与性能的影响分析
• 4.4.2 合金自然时效现象分析
• 4.4.3 合金再结晶现象的分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 T4状态2524+（Sc+Zr）合金的性能评价
• 5.1 T4状态合金不同取向条件下的室温拉伸性能
• 5.2 2524+（Sc+Zr）铝合金的拉伸力学性能评价
• 5.3 2524+（Sc+Zr）铝合金疲劳性能评价
• 5.4 分析与讨论
• 5.4.1 T4态合金力学性能各向异性的分析
• 3（Sc,Zr）粒子对合金力学性能的影响'>5.4.2 Al₃（Sc,Zr）粒子对合金力学性能的影响
• 3（Sc,Zr）粒子对合金疲劳性能的影响'>5.4.3 Al₃（Sc,Zr）粒子对合金疲劳性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录