固溶处理对alzn基合金微观组织和力学性能的影响【字数：10313】
摘 要现代工业不断要求结构材料具有更高的强度，更小的密度和更优异的抗腐蚀性能，尤其是在航空航天领域，材料的高强化和轻量化极为重要，因为降低结构材料重量就意味着提高飞行器运载能力和机动性，降低油耗并提高航程。在铁路交通运输领域，结构材料的轻质高强也可以带来巨大的经济效益。本文利用光学显微镜对要观察的试样进行微观组织分析，用拉伸试验机、硬度测试仪器，对Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu合金在多种固溶处理工艺条件下的微观结构演变规律、宏观力学性能进行了较为系统的研究。Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu合金固溶处理前合金的晶粒沿挤压方向被拉长，并呈流线型分布，有方向性。在合金中存在大量细小弥散分布的第二相以及被腐蚀成黑色的粗大的第二相，黑色粗大短棒状颗粒的第二相是Mg(Zn,Cu)2，大量的细小弥散的的第二相是富铜相(CuAl2)。合金经过470℃/1h固溶处理后，粗大残余第二相基本溶解，且再结晶体积分数较小；在此固溶工艺下也可获得较好的力学性能，其抗拉强度、维氏硬度和断后伸长率分别为571.34MPa、195.5Hv和8.8%。合金在480℃/1h固溶时效处理时能获得最大的硬度204.82Hv。在470℃/2h固溶时效处理时断后收伸长率达最大值12.5%。弥散分布的细小晶内析出相和较细、断断续续的网状分布的晶界析出相(主要是η(MgZn2)相和η(MgZn)相的混合物)会使合金的抗拉强度和硬度升高。合金组织中出现粗大的析出相Mg(Zn,Cu)2和发生再结晶现象都会使合金的抗拉强度和硬度。过高的固溶温度(超过480℃)会出现连续的网状晶界析出相，在490℃/2h的固溶工艺下还会出现过烧现象，这些都会导致使合金力学性能降低。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 铝及铝合金的基本特性及分类 1
1.3 AlZnMgCu系铝合金 2
1.3.1 合金中元素的作用 2
1.3.2 AlZnMgCu系铝合金的研究进展 2
1.4 AlZnMgCu系合金的热处理工艺 3
1.4.1 AlZnMgCu系合金的固溶处理 3
1.4.2 AlZnMgCu系合金的时效处理 4
1.5 本文的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
方向及实验流程 4
1.5.1 研究内容 4
1.5.2 实验流程 5
2. 试验材料与方法 6
2.1 实验材料 6
2.2 热处理 6
2.3 显微组织观察 6
2.4 力学性能测试 6
2.4.1 室温拉伸性能测试 6
2.4.2 维氏硬度测试 7
3. 固溶时效处理对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 8
3.1 挤压态Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金的组织分析 8
3.2 固溶处理对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 8
3.2.1 固溶处理对挤压态合金组织的影响 8
3.2.2 固溶处理温度对合金组织的影响 8
3.2.3 固溶处理时间对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 9
3.3 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金时效析出组织的影响 10
3.4 本章小结 12
4. 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金性能的影响 14
4.1 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金硬度的影响 14
4.2 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金拉伸性能的影响 15
4.2.1 固溶处理工艺对合金抗拉强度的影响 15
4.2.2 不同固溶处理工艺下合金断后伸长率的变化 16
4.3 本章小结 16
结论 18
参考文献 19
致谢 21
1. 绪论
1.1 课题背景
中共十九大上习主席主席提出要加快生态文明体制改革，建设美丽中国，让人们更多的关注可持续发展，也对工业生产的经济、高效、节能等方面提出了更高的要求。现代工业不断要求结构材料具有更高的强度，更小的密度和更优异的抗腐蚀性能，尤其是在航空航天领域，材料的高强化和轻量化极为重要，因为降低结构材料重量就意味着提高飞行器运载能力和机动性，降低油耗并提高航程。在铁路交通运输领域，结构材料的轻质高强也可以带来巨大的经济效益。
AlZnMgCu系铝合金由于具有高强度、低密度和良好的可加工性能而被广泛地应用于航天航空、交通运输、轻工建材等领域。但是，随着科技的不断进步，现代工业要求材料不但要具有高的强度，还必须要有良好的抗腐蚀性能和不错的断裂韧性，AlZnMgCu合金因此也面临巨大的挑战。各国研究者通过设计合金成分、研发新的制备方法和加工方法等方面来减少材料中有害元素或是开发新的热处理工艺来提高材料的综合性能。其中，通过热处理改善材料性能是投入较少但是效果较为明显的一种方法[1]。对于AlZnMgCu合金，完整的热处理过程包括均匀化，固溶和时效三个阶段，每个热处理阶段都会对合金性能产生重要影响[2]。所以研究AlZnMgCu合金热处理工艺组织性能之间的关系，提升合金的综合性能，对我国现代工业发展具有重要的作用。
1.2 铝及铝合金的基本特性及分类
铝具有一系列优于其他有色金属、钢铁、塑料和木材的特性，例如密度小（仅为2.7 g / cm3）；有良好的导热性、导电性、耐蚀性、耐磨性、耐低温性能、无磁性、基本无毒、有吸音性、抗核辐射性能好、弹性系数小；还有良好的力学性能、优良的铸造性能和焊接性能、良好的抗撞击性[3]。
但是，纯铝的机械性能不高，在许多领域的应用会受到限制和阻碍。因此，为了解决这一问题，会在铝中加入Cu、Zn、Mg、Zr、Ni、Mn等元素制成铝合金。铝合金可被加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材（变形铝合金），也可加工成铸件、压铸件等铸造材（铸造铝合金）[4]。变形铝合金主要有防锈铝合金（主要是AlMn和AlMg系合金）、硬铝合金（主要是AlCuMg系合金，并含少量Mn）、 超硬铝合金（属AlZnMgCu系合金，并含有少量Cr和Mn）和锻铝合金（主要是AlCuMgSi和AlCuMgFeNi系合金）。铸造铝合金主要有AlSi系铸造铝合金、AlCu系铸造铝合金、AlMg系铸造铝合金和AlZn系铸造铝合金。
1.3 AlZnMgCu系铝合金
AlZnMgCu系铝合金是在AlZnMg合金的基础上发展而来的新型铝合金，1923年开始研制，发展到今天，AlZnMgCu系铝合金发展经历了从单纯的高强度到同时具有超高强度、高韧性以及良好的抗应力腐蚀性的发展历程[5]。AlZnMgCu系铝合金由于具有高强度、低密度和良好的可加工性能而被广泛地应用于航天航空、交通运输、轻工建材等领域。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 铝及铝合金的基本特性及分类 1
1.3 AlZnMgCu系铝合金 2
1.3.1 合金中元素的作用 2
1.3.2 AlZnMgCu系铝合金的研究进展 2
1.4 AlZnMgCu系合金的热处理工艺 3
1.4.1 AlZnMgCu系合金的固溶处理 3
1.4.2 AlZnMgCu系合金的时效处理 4
1.5 本文的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
方向及实验流程 4
1.5.1 研究内容 4
1.5.2 实验流程 5
2. 试验材料与方法 6
2.1 实验材料 6
2.2 热处理 6
2.3 显微组织观察 6
2.4 力学性能测试 6
2.4.1 室温拉伸性能测试 6
2.4.2 维氏硬度测试 7
3. 固溶时效处理对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 8
3.1 挤压态Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金的组织分析 8
3.2 固溶处理对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 8
3.2.1 固溶处理对挤压态合金组织的影响 8
3.2.2 固溶处理温度对合金组织的影响 8
3.2.3 固溶处理时间对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织的影响 9
3.3 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金时效析出组织的影响 10
3.4 本章小结 12
4. 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金性能的影响 14
4.1 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金硬度的影响 14
4.2 固溶处理工艺对Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金拉伸性能的影响 15
4.2.1 固溶处理工艺对合金抗拉强度的影响 15
4.2.2 不同固溶处理工艺下合金断后伸长率的变化 16
4.3 本章小结 16
结论 18
参考文献 19
致谢 21
1. 绪论
1.1 课题背景
中共十九大上习主席主席提出要加快生态文明体制改革，建设美丽中国，让人们更多的关注可持续发展，也对工业生产的经济、高效、节能等方面提出了更高的要求。现代工业不断要求结构材料具有更高的强度，更小的密度和更优异的抗腐蚀性能，尤其是在航空航天领域，材料的高强化和轻量化极为重要，因为降低结构材料重量就意味着提高飞行器运载能力和机动性，降低油耗并提高航程。在铁路交通运输领域，结构材料的轻质高强也可以带来巨大的经济效益。
AlZnMgCu系铝合金由于具有高强度、低密度和良好的可加工性能而被广泛地应用于航天航空、交通运输、轻工建材等领域。但是，随着科技的不断进步，现代工业要求材料不但要具有高的强度，还必须要有良好的抗腐蚀性能和不错的断裂韧性，AlZnMgCu合金因此也面临巨大的挑战。各国研究者通过设计合金成分、研发新的制备方法和加工方法等方面来减少材料中有害元素或是开发新的热处理工艺来提高材料的综合性能。其中，通过热处理改善材料性能是投入较少但是效果较为明显的一种方法[1]。对于AlZnMgCu合金，完整的热处理过程包括均匀化，固溶和时效三个阶段，每个热处理阶段都会对合金性能产生重要影响[2]。所以研究AlZnMgCu合金热处理工艺组织性能之间的关系，提升合金的综合性能，对我国现代工业发展具有重要的作用。
1.2 铝及铝合金的基本特性及分类
铝具有一系列优于其他有色金属、钢铁、塑料和木材的特性，例如密度小（仅为2.7 g / cm3）；有良好的导热性、导电性、耐蚀性、耐磨性、耐低温性能、无磁性、基本无毒、有吸音性、抗核辐射性能好、弹性系数小；还有良好的力学性能、优良的铸造性能和焊接性能、良好的抗撞击性[3]。
但是，纯铝的机械性能不高，在许多领域的应用会受到限制和阻碍。因此，为了解决这一问题，会在铝中加入Cu、Zn、Mg、Zr、Ni、Mn等元素制成铝合金。铝合金可被加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材（变形铝合金），也可加工成铸件、压铸件等铸造材（铸造铝合金）[4]。变形铝合金主要有防锈铝合金（主要是AlMn和AlMg系合金）、硬铝合金（主要是AlCuMg系合金，并含少量Mn）、 超硬铝合金（属AlZnMgCu系合金，并含有少量Cr和Mn）和锻铝合金（主要是AlCuMgSi和AlCuMgFeNi系合金）。铸造铝合金主要有AlSi系铸造铝合金、AlCu系铸造铝合金、AlMg系铸造铝合金和AlZn系铸造铝合金。
1.3 AlZnMgCu系铝合金
AlZnMgCu系铝合金是在AlZnMg合金的基础上发展而来的新型铝合金，1923年开始研制，发展到今天，AlZnMgCu系铝合金发展经历了从单纯的高强度到同时具有超高强度、高韧性以及良好的抗应力腐蚀性的发展历程[5]。AlZnMgCu系铝合金由于具有高强度、低密度和良好的可加工性能而被广泛地应用于航天航空、交通运输、轻工建材等领域。
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