發(fā)布時(shí)間：2020-06-21 20:50

【摘要】：鋁合金以輕質(zhì)、高強(qiáng)、高導(dǎo)以及耐腐蝕等優(yōu)良特性,被廣泛用于電子電力、交通運(yùn)輸以及航空航天等領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的鋁合金的性能越來越難以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)︿X合金性能的需求。彌散強(qiáng)化鋁合金以其較高的室溫及高溫強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等優(yōu)異的性能得到了人們的關(guān)注。本文采用粉末冶金工藝對鋁粉進(jìn)行球磨、燒結(jié)和熱擠壓以及拉拔,制備了性能優(yōu)異的彌散強(qiáng)化鋁合金。結(jié)果表明,制備的彌散強(qiáng)化鋁合金性能優(yōu)異,工藝簡單,適合于規(guī)模化生產(chǎn)。以純鋁粉為原材料,進(jìn)行球磨、燒結(jié)、擠壓和拉拔,制備了高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化純鋁。鋁粉球磨壓制燒結(jié)后材料的密度達(dá)到98.8%,進(jìn)過擠壓之后達(dá)到100%。研究結(jié)果表明,球磨之后粉末氧含量增加,彌散相的含量增加,分布的均勻性也得到提高。通過擠壓和拉拔之后,粉末原始顆粒邊界被破壞,彌散相在基體中的分布趨于均勻,晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了較多細(xì)小的彌散相顆粒。通過TEM衍射花樣確定彌散相為γ-Al2O3。由于彌散強(qiáng)化鋁合金中含有大量的第二相氧化物顆粒,擠壓時(shí)在第二相顆粒處發(fā)生位錯(cuò)塞積形核而產(chǎn)生再結(jié)晶,使得擠壓之后材料的晶粒十分細(xì)小。冷拉拔時(shí)晶粒進(jìn)一步細(xì)化,并且退火時(shí)彌散相阻礙晶界遷移,晶粒難以長大,因此其組織較為穩(wěn)定。球磨之后的粉末拉拔至2mm并退火后,晶粒大小約為1pm。隨著材料變形程度的加深,退火后的材料的強(qiáng)度逐漸提高,其強(qiáng)度的提高來源于晶粒的細(xì)化以及彌散強(qiáng)化相分布的均勻化。分別計(jì)算Hall-Petch效應(yīng)以及彌散強(qiáng)化對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)值,計(jì)算結(jié)果表明隨著變形程度的加深,彌散強(qiáng)化貢獻(xiàn)的強(qiáng)度超過了細(xì)晶強(qiáng)化,彌散強(qiáng)化成為材料性能提升的主要原因。采用球磨粉末為原料制備的2#樣品擠壓拉拔至2mm進(jìn)行退火之后,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為188MPa和172MPa,延伸率為19%,導(dǎo)電性達(dá)到了60.6%IACS,性能較為優(yōu)異。采用粉末冶金工藝制備了彌散強(qiáng)化2024鋁合金、2A50鋁合金。以元素粉球磨為原料的2024鋁合金燒結(jié)后相對密度達(dá)到99.0%。通過熱擠壓以及熱處理之后,彌散強(qiáng)化2024鋁合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為606MPa和469MPa,延伸率為10.3%,并且其高溫強(qiáng)度以及疲勞性能均十分優(yōu)異。鍛造的彌散強(qiáng)化2A50鋁合金車輪經(jīng)過熱處理之后,材料的晶粒細(xì)小,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為520MPa和392MPa,延伸率為14.5%,性能遠(yuǎn)超同樣成分的鑄鍛2A50鋁合金車輪。采用粉末冶金工藝制備了高合金化的彌散強(qiáng)化7系鋁合金,其Zn含量達(dá)到10%；同時(shí)制備出了彌散強(qiáng)化7055鋁合金。經(jīng)過燒結(jié)之后,其相對密度均在99%以上,燒結(jié)致密度較高。制備的彌散強(qiáng)化7系鋁合金性能及組織十分穩(wěn)定,固溶溫度及時(shí)間對材料的組織和性能影響不大,固溶溫度的提高和時(shí)間的延長,晶粒大小不發(fā)生變化,抗拉強(qiáng)度的變化也較小。在最佳熱處理工藝處理之后,高Zn含量的彌散強(qiáng)化7系鋁合金抗拉強(qiáng)度已經(jīng)超過800MPa,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為810MPa、770MPa和8%,其高性能來源于高合金化所帶來的η’析出相的沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化以及細(xì)晶強(qiáng)化。制備的彌散強(qiáng)化7055鋁合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為744MPa、650MPa和9.3%,相比傳統(tǒng)的7055鋁合金其性能也有很大的提升,其抗拉強(qiáng)度提高了15%以上,其性能的提升來源于彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF125.22
【圖文】：

＾Ｓｉｉ逡逑圖４．５巧散強(qiáng)化純k蔚腦孛娣植紀(jì)煎義賢跡矗滌鏡氖牽玻Ｑ飛戰(zhàn)崽腦趁娣植劑簟４油賈鋅桑卓闖觶誥у義轄绱奐舜罅康難�。并且从哇E矗村澹ǎ茫┖停ǎ洌╁澹準(zhǔn)巴跡矗悼桑卓闖觶阱義峽拷勰┰伎帕１囈绱τ械詼嘌躉砜徘傻拇嬖冢詰難醯拇嬖謔怯懾義嫌誶蚰ス討星Ψ鄯錘幢黃撲欏⒗浜桿斐傻�。而其主要分睬v誑拷伎佩義狹１囈緄牡胤劍饕怯捎誶蚰ツ芰拷系停勰┍湫緯潭冉系停躉Ρ∧ゅ義媳黃蘋檔悄眩捉氳椒勰┠誆�，只乃G性誑拷勰┍囈緄牡胤健ｅ義希矗趁稚⑶炕痥沃忻稚⑾嗟謀碚骷胺植煎義霞費(fèi)箍桑捉徊教岣呱戰(zhàn)岷蟠硨轄鸕鬧旅芏齲蠱浯锏餃旅�。峨s諉皺義仙⑶炕砝此擔(dān)稚⑾嗟姆植甲刺雌湓諢逯蟹植嫉木刃允種廝！Ｔ阱義霞費(fèi)溝墓討�，材刘r艿郊羥杏αΦ淖饔茫徊較富Я�，并且蕼厦原始辶x峽帕１囈緙辭Ψ郾礱嫻難躉さ玫狡撲

本文編號：2724623