Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的均匀化热处理工艺

论文摘要

近年来,由于航空航天领域的迅速发展,对航空航天用铝合金在性能上有了更高的要求。而要得到高性能的铝合金材料,在很大程度上取决于最终产品基体组织中较小的再结晶体积百分数。因此,本文以新一代高强高韧高淬透性7085铝合金为基础,深入研究了均匀化处理对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金组织、织构与性能的影响,得到了如下主要研究结论：（1）揭示了Al-Zn-Mg-Cu系铝合金铸态组织中粗大第二相粒子的形成规律。铸态组织中粗大非平衡共晶组织随着Zn含量的增加其体积百分数增加,且伴随其周围析出的条状、细小Mg（Zn,Al,Cu）2粒子也逐渐增多、粗化；当Cu添加量为1.0%、1.4%、2.2%时铸态组织晶内的独立第二相主要分别为T（Al2Zn3Mg3）相、S（Al2CuMg）相、T（Al2Zn3Mg3）（?）目+9（Al2Cu）相。（2）探明了Al-Zn-Mg-Cu系铝合金铸态组织中粗大第二相粒子在均匀化过程中的演变规律。铸锭中晶界处Mg（Zn,Al,Cu）2结晶相在均匀化过程中发生溶解的同时,一部分将转变为Al2CuMg相,随着均匀化温度升高到470℃以上,转变而来的Al2CuMg粒子及晶内的独立第二相粒子将逐渐溶解。（3）揭示了均匀化过程中Al3Zr粒子与基体常规第二相粒子的作用机理,建立了一种获得Al3Zr粒子良好分布的均匀化热处理技术原型。采用400℃/12h+470℃/12h双级均匀化可以使得Al3Zr粒子以转化而来的Al2CuMg相为异质形核核心,能够减小晶界附近Al3Zr粒子的无沉淀析出带,改善其分布均匀性；三级保温均匀化处理（450℃/12h+350℃/24h+480℃/12h）,可以利用均匀、弥散分布的针状MgZn2平衡相粒子的异质形核作用,促进Al3Zr粒子在晶内、晶界均匀析出,与双级均匀化相比析出效果更加明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 航空用铝合金的研究进展
• 1.1.1 铝合金在航空航天中的应用
• 1.1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展趋势
• 1.2 铝合金的再结晶
• 1.2.1 铝合金的再结晶
• 1.2.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的再结晶
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu铝合金的热处理工艺
• 1.3.1 铸锭与均匀化
• 1.3.2 固溶与淬火
• 1.3.3 时效
• 1.4 本文研究的目的、内容及意义
• 第二章 实验方法与过程
• 2.1 技术路线
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 实验材料的制备
• 2.2.2 热处理
• 2.2.3 检测分析
• 第三章 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金铸锭和单级均匀化
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 铸态试样的微结构分析
• 3.3.2 均匀化试样的微结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的双级均匀化
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 DSC与XRD测试结果
• 4.3.2 Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu合金铸锭的微结构
• 4.3.3 粗大第二相粒子在均匀化过程中的演变
• 3Zr粒子的析出行为'>4.3.4 Al₃Zr粒子的析出行为
• 4.3.5 铸锭、均匀化及热轧后的XRD谱
• 4.3.6 热轧后的微结构与织构
• 4.3.7 时效态的金相及硬度
• 4.4 本章小结
• 第五章 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的三级均匀化
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 粗大第二相在均匀化过程中的演变
• 3Zr粒子的析出行为'>5.3.2 Al₃Zr粒子的析出行为
• 5.3.3 热轧板及其固溶后的织构组态
• 5.3.4 时效态板材的微观组织与性能
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果