喷射沉积超高强铝合金的组织和性能研究

论文摘要

采用传统铸造技术制备的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金,由于合金元素固溶度很难再往上提高,因此合金强度已很难进一步提高。然而,随着近年来新工艺的不断出现,尤其是快速凝固工艺的出现,为进一步改善合金的性能提供了新途径。采用喷射沉积技术制备铝合金,可得到晶粒细小、组织均匀、偏析度小、致密度高的显微组织,实现了高的合金化程度。本论文利用喷射沉积技术制备高Zn含量的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金,利用OM, SEM, XRD和各种性能测试等实验手段,观察并测试了该合金的显微组织和力学性能。并对合金在不同热处理条件下合金的显微组织、力学性能的影响规律做了深入研究,研究了微合金元素对材料性能的影响。研究结果表明,喷射沉积合金具有均匀、细小的等轴晶组织,晶粒直径为20-50 u m；经变形和固溶处理后,合金内第二相大量的发生溶解,当固溶温度超过480℃时,合金容易产生完全再结晶及过烧现象。组织分析表明,单级时效合金晶内和晶界以G.P.区和n’（MgZn2）相为主要析出强化相；双级时效合金晶内和晶界析出相长大粗化。单级时效处理时,随时效时间的延长,合金硬度呈现先升高后保持稳定的趋势；双级时效处理时,随时效温度的增加,由于析出相的聚集和长大,合金的拉伸强度逐渐下降,而延伸率没有明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 主要研究内容
• 2 文献综述
• 2.1 喷射沉积技术的研究进展
• 2.1.1 喷射沉积技术的发展概况
• 2.1.2 喷射沉积技术的基本原理和工艺特点
• 2.1.3 喷射沉积技术的应用
• 2.1.4 喷射沉积技术的发展趋势和展望
• 2.2 超高强铝合金的研究与发展现状
• 2.2.1 超高强铝合金的成分研究
• 2.2.2 超高强铝合金热处理制度研究
• 2.2.3 超高强度铝合金的显微组织
• 2.3 发展趋势及展望
• 3 合金成分设计和试验方法
• 3.1 合金成分设计和样品制备
• 3.1.1 合金的成分设计
• 3.1.2 喷射沉积坯料的制备
• 3.1.3 合金的热挤压工艺
• 3.2 热处理制度的制定
• 3.2.1 高强铝合金的沉淀强化
• 3.2.2 热处理实验设备
• 3.2.3 热处理制度的确定
• 3.3 组织分析及力学性能测试
• 3.3.1 组织分析
• 3.3.2 力学性能测试
• 4 喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu系合金热处理制度的研究
• 4.1 实验材料及实验方法
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 DSC热分析
• 4.2.2 沉积态合金的组织形貌与相组成
• 4.2.3 挤压态合金的组织形貌与相组成
• 4.2.4 固溶合金的显微组织变化规律
• 4.2.5 固溶处理在提高固溶程度方面的作用
• 4.3 本章小结
• 5 热处理对喷射沉积超高强Al-Zn-Mg-Cu合金性能的影响
• 5.1 实验材料及实验方法
• 5.1.1 合金成分
• 5.1.2 热处理制度
• 5.1.3 拉伸试样
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 固溶处理对合金组织与拉伸性能的影响
• 5.2.2 合金的时效强化行为
• 5.2.3 拉伸断口形貌及断裂机制分析
• 5.2.4 合金的时效强化机理分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录