發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 07:46

【摘要】：目前,2024鋁合金冷軋板在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2024鋁合金屬于Al-Cu-Mg系高強(qiáng)變形鋁合金,具有強(qiáng)度高、密度低、耐熱性能和成形性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。2024鋁合金冷軋板的主要生產(chǎn)工藝流程為:熔鑄→均勻化退火→熱軋→冷軋→固溶處理→時(shí)效。2024鋁合金屬于可熱處理強(qiáng)化型鋁合金,固溶處理和時(shí)效是2024鋁合金冷軋板主要的熱處理強(qiáng)化工藝,合理的熱處理工藝參數(shù)對(duì)合金起強(qiáng)化作用,并可以獲得良好的綜合性能。2024鋁合金冷軋板中合金元素的含量較高,合金中存在較多種類和數(shù)量的粗大第二相粒子,會(huì)對(duì)合金的性能產(chǎn)生不利影響。冷軋態(tài)的2024鋁合金的綜合性能較差,需要通過(guò)固溶時(shí)效熱處理工藝進(jìn)行調(diào)控。因此,研究熱處理工藝參數(shù)對(duì)2024鋁合金板材性能的影響規(guī)律,揭示熱處理工藝參數(shù)對(duì)合金微觀組織的影響機(jī)理,對(duì)于提高合金的綜合性能具有重要的意義。本文以0.8mm厚的2024鋁合金冷軋板為研究對(duì)象,對(duì)熱處理后合金的力學(xué)性能、晶粒結(jié)構(gòu)、第二相粒子、織構(gòu)特征及斷口形貌等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,獲得了2024鋁合金板材固溶時(shí)效熱處理工藝參數(shù)對(duì)合金性能和微觀組織的影響規(guī)律,以提高合金的綜合性能為目標(biāo),對(duì)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,研究結(jié)果為2024鋁合金冷軋板材的熱處理工藝提供了理論指導(dǎo),對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有重要的指導(dǎo)意義。本文的主要研究工作如下:(1)針對(duì)2024鋁合金冷軋板的固溶時(shí)效熱處理工藝設(shè)計(jì)了四因素五水平的正交試驗(yàn),建立了 2024鋁合金板材的固溶時(shí)效工藝參數(shù)-合金性能關(guān)系數(shù)據(jù)表,評(píng)估了工藝參數(shù)的優(yōu)劣;對(duì)合金性能數(shù)據(jù)進(jìn)行了極差分析,建立了合金性能直觀分析表,研究出不同工藝參數(shù)的最優(yōu)水平及其對(duì)合金性能的影響主次順序;繪制了固溶時(shí)效參數(shù)-合金性能效應(yīng)曲線圖,研究了不同工藝參數(shù)對(duì)合金各性能影響的顯著性;采用綜合平衡法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,確定了優(yōu)化的固溶時(shí)效工藝參數(shù)組合。|(2)采用控制變量法分別研究了固溶和時(shí)效工藝參數(shù)對(duì)2024鋁合金板材性能的影響規(guī)律,建立了不同固溶制度和時(shí)效制度下的熱處理工藝參數(shù)-合金性能關(guān)系表。分析了熱處理工藝參數(shù)對(duì)合金性能的影響規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)時(shí)效溫度越高,達(dá)到峰值時(shí)效的時(shí)間就越短,合金性能隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而變化得也越明顯。(3)采用控制變量法分別研究了固溶和時(shí)效工藝參數(shù)對(duì)2024鋁合金板材晶粒結(jié)構(gòu)、第二相粒子、織構(gòu)以及斷口形貌的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):固溶溫度越高、固溶時(shí)間越長(zhǎng)時(shí),合金的平均晶粒尺寸就越大,S相和θ相溶解越充分;固溶處理后合金中的織構(gòu)類型主要為R織構(gòu)、S織構(gòu)和Cube織構(gòu);合金在人工時(shí)效過(guò)程中,隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),GPB區(qū)和S相的析出數(shù)量均逐漸增多,達(dá)到峰值時(shí)效后,GPB區(qū)數(shù)量開(kāi)始減少,S相數(shù)量還在增加,但已經(jīng)開(kāi)始粗化,晶界無(wú)析出區(qū)(PFZ)開(kāi)始出現(xiàn),并且寬度逐漸增大;時(shí)效后合金斷口表面存在韌窩和撕裂棱,呈現(xiàn)出韌性斷裂的特征,并且時(shí)效時(shí)間越長(zhǎng),韌窩越少、越淺,斷口表面上準(zhǔn)沿晶斷裂的跡象越明顯。
【圖文】：

大變形為ｌ0ｍｍ）控制，試驗(yàn)速度設(shè)為恒定值１．５邋ｍｍ／ｍｉｎ。拉伸試樣根據(jù)ＡＳＴＭ逡逑Ｅ８標(biāo)準(zhǔn)，利用電火花線切割機(jī)床沿板材軋制方向（Ｌ）加工得到，，標(biāo)距為３２邋ｍｍ、逡逑全長(zhǎng)為１００邋ｍｍ，如圖２．２所示。試樣應(yīng)保持光潔無(wú)毛刺，利用酒精清洗后即可逡逑進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)。在熱處理及拉伸試驗(yàn)過(guò)程中注意避免劃傷試樣表面，每個(gè)工藝逡逑規(guī)范下測(cè)試３個(gè)試樣，取其平均值。逡逑Yn３０邐？邋：邋；邋１邐３２邐＿邋；逡逑——＞Ｒ１）邐＂＂＂邋Ｉ￣￣￣￣＞邐逡逑？ｎ＞邋ｉ．．．．．邐一邋ｉ邋＾邐逡逑一邐邋１００邋邐一；逡逑圖２．２拉伸試樣形狀及尺寸（單位？？邋ｒｎｍ）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｓｈａｐｅ邋ａｎｄ邋ｓｉｚｅ邋ｏｆ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｕｎｉｔ：邋ｍｍ）逡逑２．３．２硬岕試逡逑硬度是評(píng)定金屬材料力學(xué)性能最常用的指標(biāo)之一，其實(shí)質(zhì)是材料抵抗另一較逡逑硬材料壓入的能力，硬度測(cè)試是評(píng)價(jià)金屬材料綜合性能的一種非常簡(jiǎn)便有效手段。逡逑本文采用維氏硬度測(cè)量，測(cè)試在ＨＶＳ－１０００Ａ顯微維氏硬度計(jì)上進(jìn)行，試驗(yàn)力選逡逑擇０．５邋ｋｇ，保荷時(shí)間為１０邋ｓ。用于硬度測(cè)試的試樣首先在砂紙上經(jīng)粗磨、細(xì)磨至逡逑無(wú)明顯劃痕，然后在拋光機(jī)上利用１．５邋ｐｍ金剛石噴霧拋光劑進(jìn)行機(jī)械拋光至光逡逑亮（無(wú)污漬和細(xì)微劃痕）

邐１０邐＇，逡逑圖２．３試樣硬度測(cè)試區(qū)域示意圖（單位：ｍｍ）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈａｒｄｎｅｓｓ邋ｔｅｓｔ邋ａｒｅａ邋ｆｏｒ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｕｎｉｔ：邋ｍｍ）逡逑２．３．３電導(dǎo)率測(cè)試逡逑電導(dǎo)率是用來(lái)描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難易程度的參數(shù)，反映材料的導(dǎo)電能力。逡逑對(duì)于熱處理后的鋁合金而言，處于欠時(shí)效狀態(tài)和過(guò)時(shí)效狀態(tài)時(shí)，可能具有相同的逡逑強(qiáng)度或硬度值，電導(dǎo)率卻不會(huì)相同，因此電導(dǎo)率能間接地反映合金的熱處理狀態(tài)逡逑及其強(qiáng)度、硬度等性能。另外，強(qiáng)度及硬度測(cè)試均屬于破壞性檢測(cè)方式，對(duì)于一逡逑些要求無(wú)損檢測(cè)的零件，如飛機(jī)輪轂、蒙皮等，通過(guò)強(qiáng)度或硬度測(cè)試來(lái)檢測(cè)合金逡逑的熱處理質(zhì)量是不可行的，這就需要進(jìn)行電導(dǎo)率檢測(cè)［＆７１］。逡逑因此，本文對(duì)熱處理前后的合金試樣也進(jìn)行了電導(dǎo)率測(cè)試，旨在探索２０２４逡逑鋁合金板材熱處理制度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系。所用測(cè)量設(shè)備為Ｄ６０Ｋ數(shù)字金屬電逡逑導(dǎo)率測(cè)量?jī)x
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG156.94;TG146.21;V261.3

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本文編號(hào)：2604159