【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu合金是航空工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料,未來主攻高強(qiáng)高韌高淬透性合金、超強(qiáng)高韌耐腐蝕合金以及性能均勻、殘余應(yīng)力小的大規(guī)格高性能材料。為了突破大飛機(jī)急需的大規(guī)格高性能鋁合金材料制備技術(shù)瓶頸,發(fā)展國產(chǎn)大飛機(jī)所需要的第四、五代鋁合金,本文通過優(yōu)化合金成分,多級(jí)時(shí)效工藝優(yōu)化調(diào)控析出相尺度,以解決合金強(qiáng)度與耐蝕性矛盾的難題。利用Jmat.pro熱力學(xué)方法分析了合金元素對(duì)7050合金基體與析出相平衡濃度及含量的影響規(guī)律。時(shí)效溫度范圍內(nèi),隨著Zn含量增加,平衡析出η相的數(shù)量增加,η相中Al、Cu、Mg含量降低,Zn含量升高;Mg含量對(duì)η相數(shù)量的影響與時(shí)效溫度有關(guān),隨著Mg含量增加,η相中Al、Cu、Mg含量升高,Zn含量降低;隨著Cu含量增加,平衡析出η相的數(shù)量減少,η相中Al、Cu、Mg含量降低,Zn含量升高。不同成分合金凝固路徑的模擬結(jié)果顯示,Mg Zn2相數(shù)量隨著Zn和Mg含量的增加而增加,隨著Cu含量的增加而減少。A12Cu Mg相數(shù)量隨著Zn和Mg含量的增加而減少,隨著Cu含量的增加而增加。7050合金成分范圍內(nèi),Zn含量高于6.4wt%、Mg含量高于2.4wt%、Cu含量低于2.2wt%時(shí),合金凝固組織中Mg Zn2相的數(shù)量在4.5%以上,A12Cu Mg相的數(shù)量可控制在0.5%以下,有利于合金綜合性能的提高。兩種合金熱力學(xué)計(jì)算的驗(yàn)證結(jié)果表明,Zn含量升高使合金凝固組織中Al2Cu Mg相的數(shù)量從0.53%降低到0.37%,平衡析出Mg Zn2相數(shù)量從8.37%提高到9.15%,合金T6時(shí)效后合金的屈服強(qiáng)度由508 MPa提高到527 MPa,抗拉強(qiáng)度由581 MPa提高到604 MPa。闡明了回歸再時(shí)效工藝中預(yù)時(shí)效對(duì)合金回歸再時(shí)效過程中組織和性能的演變規(guī)律,欠時(shí)效合金回歸升溫及保溫過程中表現(xiàn)為析出相的長(zhǎng)大粗化引起的硬度上升,隨回歸時(shí)間的延長(zhǎng),析出相粗化使得硬度下降。峰時(shí)效合金回歸升溫過程中小尺寸析出相溶解引起硬度下降,隨回歸時(shí)間的延長(zhǎng),析出相長(zhǎng)大粗化,硬度先上升后下降。不同預(yù)時(shí)效合金回歸電導(dǎo)率呈單調(diào)上升趨勢(shì)。合金再時(shí)效硬度呈先上升后降低趨勢(shì),電導(dǎo)率表現(xiàn)為單調(diào)上升趨勢(shì)。100℃/24h和120℃/2h預(yù)時(shí)效,合金再時(shí)效后電導(dǎo)率和晶間腐蝕性能優(yōu)于120℃/24h預(yù)時(shí)效,同時(shí)可獲得T6時(shí)效的峰值強(qiáng)度,較120℃/24h預(yù)時(shí)效合金再時(shí)效抗拉強(qiáng)度分別提高3.8%和3.0%,屈服強(qiáng)度分別提高4.1%和3.2%。120℃/24h+120℃~200℃(40℃/h升溫)+120℃/24h的三級(jí)時(shí)效使合金電導(dǎo)率達(dá)到36.12%IACS,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為586.9MPa和563.7MPa,達(dá)到T6峰值強(qiáng)度,較RRA分別提高5.4%和6.7%。隨著升溫時(shí)效溫度的升高,合金再時(shí)效硬度、強(qiáng)度先升高后降低,電導(dǎo)率呈現(xiàn)單調(diào)上升趨勢(shì),且升溫速率越低,合金電導(dǎo)率水平越高。三級(jí)時(shí)效合金峰值強(qiáng)度主要來自η'相和η相,斷續(xù)排列、粗化的晶界析出相是腐蝕性能改善的主要原因。循環(huán)非等溫時(shí)效過程中,合金硬度和強(qiáng)度隨循環(huán)次數(shù)的變化與升降溫速率有關(guān),升降溫速率為40℃/h時(shí),晶內(nèi)析出相隨著循環(huán)次數(shù)的增加長(zhǎng)大和粗化,合金硬度和強(qiáng)度下降,循環(huán)2次后合金硬度和強(qiáng)度仍保持在T6峰時(shí)效水平;升降溫速率為80℃/h時(shí),隨著循環(huán)次數(shù)的增加,合金晶內(nèi)析出相粗化不明顯,伴有“二次析出”現(xiàn)象發(fā)生,循環(huán)3次后合金硬度和強(qiáng)度仍保持在峰值強(qiáng)度水平。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,合金電導(dǎo)率呈單調(diào)上升趨勢(shì),最大晶間腐蝕坑深度降低。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,晶界析出相粗化,析出相中溶質(zhì)含量升高是合金腐蝕性能改善的主要原因。100℃~180℃~100℃(40℃/h升降溫)循環(huán)2次和100℃~180℃~100℃(80℃/h升降溫)循環(huán)3次合金可獲得峰值時(shí)效強(qiáng)度和滿意的腐蝕性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.21

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本文編號(hào)：2342166