论文题目: Ag、Sc合金化及热处理工艺对7055铝合金的微观组织与性能影响研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 李海
导师: 郑子樵
关键词: 铝合金,合金化,热处理,组织与性能
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 7055铝合金是Alcoa公司近年来开发出的一种新型超高强7000系铝合金,采用专利保护的T77处理工艺,降低了其应力腐蚀开裂倾向,同时保持高强度的优点,成功应用于Boeing777客机。然而国内关于7055铝合金的研究与开发尚处于刚起步阶段,因此深入开展7055铝合金热处理工艺以及相关微观组织研究十分必要。本文在国家973项目《提高铝材质量的基础研究》的支持下,借助金相、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等微观组织观察手段,以及显微硬度测试、电导率测量、力学性能测试等方法,详细研究了合金化和热处理工艺对7055合金微观组织与相关性能的影响,以期开发出具有自主知识产权的综合性能优良的7055铝合金及相关热处理工艺,为其实现工业化生产奠定坚实的基础。 添加少量Ag的7055铝合金铸造组织中,晶界和晶内分别形成AlZnMgCuAg和AlFeCuZn型化合物。晶内AlFeCuZn粒子在均匀化过程中不能完全消除,相反成为Mg和Ag原子阱,形成新的AlZnMgCuFeAg型化合物;Ag可以加快7055铝合金的早期时效硬化响应,并且提高析出相稳定性,推迟过时效软化;但过量Ag增加非平衡共晶相体积分数,消耗主合金元素,不利于提高合金强度。 Sc的添加,和Zr原子复合形成初生Al3ScZr粒子。初生Al3ScZr粒子作为形核核心,显著细化7055-0.2Sc合金铸态晶粒尺寸;激冷铸造过程中固溶的Sc和Zr原子在均匀化处理及随后的热变形过程中以共格二次Al3ScZr粒子的形式析出,该二次粒子强烈钉扎变形组织,抑制固溶处理过程中再结晶和晶粒长大。7055-0.2Sc合金之所以能获得高于7055合金的力学性能,在于Sc的添加降低了铸态组织中难溶非平衡相的体积分数、提高基体中溶质原子过饱和度、细小弥散的二次Al3ScZr粒子的弥散强化作用以及较小晶粒尺寸的细晶强化作用。 为了充分发挥RRA处理工艺优势,使其能够适合于工业应用,本文研究了预时效时间以及回归温度对无Ag和含Ag7055合金显微硬度、拉伸性能及微观组织的影响,研究结果表明,160℃、180℃回归时,含Ag的7055合金只有在120℃/12h预时效条件下,才出现回归早期硬度下降现象;延长预时效时间则不再出现;而不含Ag的7055合金在120℃/12h、18h、24h预时效条件下都出现了早期硬度下降现象。200℃回归时,三种合金都出现早期硬度下降;随着回归温度升高,回归硬度曲线上早期析出相回溶造成的硬度下降和后期析出相粗化造成
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 文献综述
1．1 引言
1．2 国外Al-Zn-Mg-Cu系合金发展历程
1．3 热处理工艺发展历程
1．4 超高强铝合金的主要特点和应用情况
1．5 国内超高强铝合金研制现状
1．6 7000系铝合金中的析出相及析出序列
1．6．1 GP区(GPⅠ和GPⅡ)
1．6．2 η’亚稳相
1．6．3 η平衡相
1．6．4 7000系铝合金析出过程
1．7 几种新型热处理工艺
1．7．1 二次时效处理
1．7．2 回归再时效处理(RRA)
1．7．2．1 RRA处理过程中的组织演变
1．7．2．2 RRA处理改善合金抗SCC性能的机理
1．7．2．3 RRA处理工艺改进
1．7．3 强化固溶处理
1．8 本文的研究内容、目的和意义
第2章 Ag、Sc合金化对7055铝合金微观组织和性能影响
2．1 含少量Ag的7055铝合金组织与性能研究
2．1．1 引言
2．1．2 实验材料与方法
2．1．3 实验结果
2．1．3．1 铸态组织SEM分析
2．1．3．2 均匀化组织SEM分析
2．1．3．3 固溶处理组织SEM分析
2．1．3．4 时效硬化曲线
2．1．3．5 120℃时效拉伸性能
2．1．3．6 TEM组织分析
2．1．4 分析与讨论
2．1．4．1 Ag对7055合金铸态和均匀化态微观组织的影响
2．1．4．2 Ag对7055合金时效硬化响应及强化效果的影响
2．1．4．3 Ag对7055合金强化效果的影响
2．2 少量Sc对7055铝合金组织与性能的影响
2．2．1 引言
2．2．2 实验材料与方法
2．2．3 实验结果
2．2．3．1 铸态组织
2．2．3．2 时效硬化曲线
2．2．3．3 力学性能
2．2．3．4 TEM显微组织
2．2．3．5 断口形貌分析
2．2．4 分析与讨论
2．2．4．1 Sc对铸态晶粒细化的作用
2．2．4．2 Sc对变形组织再结晶及晶粒长大的影响
2．2．4．3 Sc对改善7055合金力学性能的作用
2．3 本章小结
第3章 回归再时效处理对7055铝合金组织与性能的影响研究
3．1 引言
3．2 实验材料与方法
3．3 实验结果
3．3．1 回归过程中显微硬度变化
3．3．2 回归再时效后拉伸性能变化
3．4 分析与讨论
3．4．1 预时效时间和回归温度对显微硬度变化的影响
3．4．2 回归温度对拉伸力学性能的影响
3．4．3 预时效时间对拉伸力学性能的影响
3．5 本章小结
第4章 热处理制度对7055-0．2Ag铝合金断裂特征的影响
4．1 引言
4．2 实验材料及方法
4．3 实验结果
4．3．1 力学性能及电导率
4．3．2 光学显微组织
4．3．3 断口形貌
4．3．4 TEM组织
4．4 分析与讨论
4．5 本章小结
第5章 7055铝合金二次时效处理研究
5．1 引言
5．2 实验材料与方法
5．3 实验结果
5．3．1 单级时效和二次时效硬化特点
5．3．2 二次时效对拉伸性能的影响
5．3．3 显微组织与断口形貌
5．3．3．1 二次时效显微组织TEM观察
5．3．3．2 二次时效后Kahn撕裂断口观察
5．4 分析与讨论
5．4．1 二次时效对断裂韧性的影响分析
5．4．2 二次时效对显微组织的影响分析
5．4．3 二次时效对断裂韧性影响机理
5．5 本章小结
第6章 预变形对7055铝合金组织和性能的影响
6．1 引言
6．2 实验材料与方法
6．3 实验结果
6．3．1 拉伸性能
6．3．2 电导率
6．3．3 光学金相组织
6．3．4 TEM组织观察
6．3．5 微应变、晶块尺寸及位错密度
6．4 分析与讨论
6．5 本章小结
第7章 过时效-重固溶-再时效处理对7055铝合金组织与性能的影响
7．1 引言
7．2 实验材料及方法
7．3 实验结果
7．3．1 普通时效处理
7．3．2 重固溶温度的影响
7．3．3 过时效时间的影响
7．3．4 TEM组织
7．4 组织演变分析
7．5 腐蚀实验
7．5．1 腐蚀试样状态及编号
7．5．2 晶间腐蚀实验方法
7．5．3 剥落腐蚀实验方法
7．5．4 电化学腐蚀实验方法
7．6 腐蚀实验结果
7．6．1 剥落腐蚀实验结果
7．6．2 晶间腐蚀实验结果
7．6．3 电化学曲线实验结果
7．7 本章小结
第8章 结论
参考文献
致谢
发表论文及专利
个人简历
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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