本文關(guān)鍵詞：固溶過(guò)程中升溫速率及淬火速率對(duì)7075鋁合金板材的組織及性能的影響

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【摘要】：航空航天用7000系鋁合金是可熱處理強(qiáng)化鋁合金,與傳統(tǒng)的2000系和Al-Li鋁合金相比,具有較好的綜合力學(xué)性能和耐蝕性。作為高強(qiáng)鋁合金,在航空航天以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,是極為重要的高強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)零部件材料。在已開發(fā)的7000系鋁合金的基礎(chǔ)上改進(jìn)現(xiàn)有的熱處理工藝來(lái)提高鋁合金的綜合性能是目前最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。本文采用西南鋁業(yè)公司生產(chǎn)的3mm厚的7075鋁合金板材(成分為Al-5.40Zn-2.20Mg-1.38Cu-0.16Cr-0.08Mn-0.03Ti-0.26Fe-0.11Si)作為研究對(duì)象,按照固溶淬火、人工時(shí)效的工藝流程進(jìn)行熱處理。對(duì)固溶升溫速率采用200oC/h的固溶升溫過(guò)程進(jìn)行了研究,對(duì)采用不同固溶升溫速率的固溶處理的組織和性能進(jìn)行了比較,對(duì)淬火介質(zhì)分別采用室溫水、沸水以及靜止空氣的淬火處理進(jìn)行了研究,并利用熱電偶記錄儀、電導(dǎo)率儀、金相顯微鏡(OM)、顯微硬度計(jì)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背散射衍射(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)等分析測(cè)試技術(shù)對(duì)熱處理后的7075鋁合金板材的微觀組織演變及力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在固溶升溫階段,采用200oC/h的升溫速率進(jìn)行升溫,隨著溫度的升高,冷軋的7075鋁合金板材中可溶析出相逐漸溶進(jìn)鋁基體,電導(dǎo)率值逐漸減小;在400oC~450oC之間,硬度值由于可溶析出相大量溶解產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的作用而顯著增大。在固溶升溫過(guò)程,樣品發(fā)生了再結(jié)晶,但是由于彌散相以及析出相對(duì)晶界遷移的阻礙作用使得晶粒組織多為拉長(zhǎng)的再結(jié)晶晶粒組織,僅在三叉晶界處存在少量的等軸晶粒組織。在升溫過(guò)程,當(dāng)溫度低于450oC時(shí),隨著溫度的升高,小角度晶界的比例逐漸增加,大角度晶界的比例逐漸減少,織構(gòu)強(qiáng)度亦逐漸增大;當(dāng)溫度高于450oC時(shí),隨著溫度的升高,小角度晶界的比例逐漸減小而大角度晶界的比例逐漸增加,織構(gòu)強(qiáng)度亦逐漸減小。TEM結(jié)果表明,在固溶升溫階段,隨著溫度的升高,位錯(cuò)等缺陷逐漸減少,當(dāng)溫度升高至固溶線溫度以上時(shí),可溶析出相開始溶于鋁基體,在475oC保溫30min后樣品中僅剩下含鐵連續(xù)相、彌散相等粗大的不可溶相。在以不同固溶升溫速率進(jìn)行固溶處理的研究中,隨著升溫速率的增大,固溶淬火后的樣品中被拉長(zhǎng)的晶粒組織逐漸被細(xì)小、等軸的晶粒取代。其中,以50oC/h升溫速率進(jìn)行固溶處理的樣品中主要是被拉長(zhǎng)的晶粒組織,以20484oC/h升溫速率進(jìn)行固溶處理的樣品中被拉長(zhǎng)的晶粒組織少,大部分為近似等軸的再結(jié)晶晶粒。隨著升溫速率的增大,{001}100立方織構(gòu)的強(qiáng)度逐漸減小,小角度晶界的比例逐漸減小,大角度晶界的比例逐漸增大。對(duì)于7075鋁合金3mm厚的板材,室溫水、沸水以及靜止空氣等淬火介質(zhì)對(duì)應(yīng)的淬火冷卻速率分別為270oC/s、30oC/s、0.5oC/s。由于室溫水淬火冷卻速率大于臨界冷卻速率,過(guò)飽和固溶體在淬火冷卻過(guò)程幾乎沒(méi)有發(fā)生分解,獲得的過(guò)飽和度最大,電導(dǎo)率值最小;沸水淬火冷卻速率小于臨界冷卻速率,過(guò)飽和固溶體只在冷卻過(guò)程較小的溫度區(qū)間發(fā)生分解,因此在晶內(nèi)和晶界析出少量的、細(xì)小的析出相;而靜止空氣的淬火冷卻速率遠(yuǎn)小于臨界冷卻速率,大量過(guò)飽和固溶體在淬火冷卻過(guò)程發(fā)生分解,在晶內(nèi)和晶界上析出大量的析出相,同時(shí)在晶界存在較寬的晶界無(wú)析出帶,電導(dǎo)率值最大。室溫水淬的樣品由于具有最大的過(guò)飽和度,在進(jìn)行人工時(shí)效處理時(shí),析出許多細(xì)小彌散的析出強(qiáng)化相,所以具有最高的抗拉強(qiáng)度,而采用靜止空氣淬火的樣品過(guò)飽和度最低,所以在人工時(shí)效后的抗拉強(qiáng)度最小。
【關(guān)鍵詞】：7075鋁合金 升溫速率 淬火介質(zhì) 再結(jié)晶 析出相
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V252.2
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-11
• 1.2 7000系鋁合金的強(qiáng)化11-12
• 1.3 7000系鋁合金的熱處理12-15
• 1.4 固溶熱處理的發(fā)展及現(xiàn)狀15-16
• 1.5 7000系鋁合金的淬火敏感性及研究現(xiàn)狀16-20
• 1.6 研究?jī)?nèi)容及意義20-22
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法22-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及研究方法22-24
• 2.2.1 200oC升溫速率固溶處理22-23
• 2.2.2 不同固溶升溫速率的固溶處理23
• 2.2.3 不同淬火介質(zhì)淬火處理23-24
• 2.3 分析測(cè)試方法24-27
• 2.3.1 電導(dǎo)率（EC）測(cè)試24
• 2.3.2 掃描電子顯微（SEM）分析24
• 2.3.3 電子背散射衍射（EBSD）分析24-25
• 2.3.4 溫度曲線25
• 2.3.5 力學(xué)性能測(cè)試25-26
• 2.3.6 金相顯微分析26
• 2.3.7 透射電子顯微鏡（TEM）分析26-27
• 3 慢速升溫速率的固溶處理27-40
• 3.1 熱分析（DSC）27-28
• 3.2 不同狀態(tài)下的性能分析28-30
• 3.2.1 淬火后的電導(dǎo)率和硬度28-29
• 3.2.2 人工時(shí)效后的硬度29-30
• 3.3 微觀組織分析30-38
• 3.3.1 掃描電子顯微鏡（BSE）分析30-31
• 3.3.2 升溫過(guò)程不同溫度下微觀組織分析31-34
• 3.3.3 升溫過(guò)程不同溫度下樣品的取向差分析34-36
• 3.3.4 透射電子顯微鏡（TEM）分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 4 不同固溶升溫速率的固溶處理40-48
• 4.1 到溫放樣升溫速率測(cè)定40-41
• 4.2 微觀組織分析41-45
• 4.2.1 不同升溫速率的晶粒組織41-43
• 4.2.2 不同升溫速率條件下的取向差分析43-45
• 4.3 室溫水淬后的性能45-46
• 4.4 人工時(shí)效后的硬度46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 5 不同淬火速率淬火研究48-58
• 5.1 淬火冷卻曲線48-49
• 5.2 顯微組織分析49-52
• 5.2.1 SEM分析49-51
• 5.2.2 金相組織分析51-52
• 5.3 不同淬火介質(zhì)的樣品性能測(cè)試52-56
• 5.3.1 電導(dǎo)率及硬度52-54
• 5.3.2 室溫拉伸54-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 6 結(jié)論58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：575906