al6zn2mg2cu合金的均匀化冷却工艺研究(附件)【字数：18268】
本文以Al-6Zn-2Mg-2Cu合金为研究样品，通过模拟热轧、室温拉伸测试、硬度测试、电导率测试、金相组织分析、X射线衍射物相分析、DSC分析以及扫描电子显微镜观察等实验手段，以水冷(WQ)、空冷(AQ)、开门炉冷(OFC)、关门炉冷(CFC)为变量，研究了合金在不同均匀化冷却速率下的显微组织、性能及其变化规律。阐述了均匀化冷却速率对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金组织与性能的影响，为优化热处理工艺，改善合金性能提供理论依据。主要结论如下Al-6Zn-2-Mg-2Cu合金铸态组织为枝晶结构，主要由α(Al)基体与晶间连续网状分布的非平衡共晶相组成。均匀化过程中，非平衡共晶组织消失而演变成为规则的椭球状S相。合金的力学性能随着均匀化冷却速率的降低而降低。若均匀化后慢速冷却，S相会发生粗化。 (2) 合金最合理的均匀化工艺为465℃/24h+500℃/4h，经这一制度处理，非平衡共晶组织得到最大程度溶解。均匀化慢速冷却样品基体内存在较多的粗大第二相颗粒，热加工性差，热轧开裂倾向严重。采取快速冷却，可以避免第二相颗粒的粗化，能够有效抑制再结晶。(3) 确定了Al-6Zn-2Mg-2Cu合金最优的均匀化冷却方式为均匀化后快速冷却，避免第二相粗化，或者采取均匀化后降至开轧温度进行热轧，以避开最敏感的开裂温度区间。关键词Al-6Zn-2Mg-2Cu合金；均匀化；冷却速率；组织；力学性能；
目 录
第一章 绪论 1
1.1 AlZnMgCu系铝合金的发展概括 1
1.1.1 国外AlZnMgCu系铝合金的研究概况 1
1.1.2 国内 AlZnMgCu铝合金的研究现状 2
1.2 AlZnMgCu系铝合金的合金化机理 3
1.2.1 主要合金元素 3
1.2.2 杂质元素 4
1.3 AlZnMgCu合金的组织与相 5
1.4 AlZnMgCu系铝合金的均匀化机理 6
1.4.1 均匀化的目的与意义 6
1.4.2 铝合金均匀化工艺的研究现状 7
1.5 论文研究目的和内容 11
1.5.1 论文的主要研究内容 11
1.5.2 论文的创新意义 11
第二 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
章 材料及实验方法 13
2.1 技术路线 13
2.2 试验材料及方案 13
2.2.1 均匀化退火 13
2.2.2 轧制 14
2.2.3 固溶及时效 14
2.3 组织结构观察 14
2.3.1 金相组织分析 14
2.3.2 X射线衍射物相分析 14
2.3.3 DSC分析 14
2.4 性能测试 15
2.4.1 室温拉伸力学性能测试 15
2.4.2电导率的测试 15
2.4.3 硬度测试 15
第三章 Al6Zn2Mg2Cu合金的均匀化冷却工艺 17
3.1不同冷却方式对合金显微组织的影响 17
3.1.1铸态合金显微组织 17
3.1.2 均匀化不同冷却方式合金显微组织分析 18
3.1.3 热轧过程微观组织变化 25
3.1.4 固溶时效后显微组织分析 26
3.2不同冷却方式对合金力学性能的影响 29
3.3 分析讨论 29
3.3.1 冷却方式对再结晶的影响 29
3.3.2 冷却方式对性能的影响 30
3.4 本章小结 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 AlZnMgCu系铝合金的发展概括
1.1.1 国外AlZnMgCu系铝合金的研究概况
1932年德国科学家Webber为提高铝合金的耐腐蚀性能向AlZnMg硬铝合金中添加了Cu元素，世界上第一种以AlZnMgCu为基的高强铝合金由此诞生。研究发现这种合金经过淬火、时效处理后，其抗拉强度和屈服强度分别能够达到588Mp和549Mp，延伸率约为6%。1936年，日本科学家又向AlZn MgCu合金中添加Mn元素和Cr元素，得到的Al7.5%Zn1.5%Mg2%Cu0.6% Mn0.25Cr合金强度进一步提高，被命名为ESD超硬铝合金。由于其强度高、耐热、耐蚀等优异性能率被先用于航空领域，自此，以美国和前苏联为首，世界许多国家都对AlZnMgCu系超硬铝合金进行了大量研究。
1943年美国铝业公司开发出了著名的7075超高强度铝合金，并将其应用在了B29轰炸机上，为AlZnMgCu系超高强度铝合金在飞机制造领域中的应用奠定了基础。二战后美国又开发出强度更高的7178铝合金，这种合金经过峰时效处理后被用于波音707客机机翼结构材料中。70年代人们发现提高AlZnMgCu合金中Cu的含量能有效提高耐腐蚀性能，而降低Si、Fe等杂质元素含量可以提高其断裂韧性。据此开发出的7475T6铝合金在欧洲率先被用于军用飞机，不久之后美国军机也开始使用7475T76铝合金板材。
同一时期，前苏联对AlZnMgCu系铝合金的研究力度丝毫不逊色于欧美国家。1948年苏联科学家研发出与7075铝合金相近的B95铝合金。1970年左右通过调整B95合金中的Fe、Si含量发展出了B95Π?和B95o?铝合金，当时这两种合金被用于制造图204型飞机和伊尔96300飞机的结构件。至今这两种合金在苏27、苏30飞机上仍有应用。
AlZnMgCu系铝合金制备方面，随着新型金属粉末制备致密化技术的发展及其设备的改良，在粉末冶金制备超高强度铝合金方面取得了许多成果，如日本的“超级铝”及美国的多道次低温轧制和低温球磨技术。日本超级铝计划以组织超微细化为主要内容，通过用液氮冷却轧制前和轧制后的合金将铝合金组织细化，成功制备出了晶粒尺寸为微米级的铝合金板材。美国的多道次低温轧制技术能够同时提高超高强度铝合金的强度和塑性，是将7075铝合金固溶处理后进行多次低温轧制，再经时效处理，这样可以使晶粒尺寸细化至100nm以下，此状态下再进行热处理后，合金材料的屈服强度能够大幅提高，达到615Mp，而延伸率还能保持在12%左右。
热处理工艺方面，80年代末，美国Alcoa公司针对AlZnMgCu系铝合金开发出回归再时效( RRA) 热处理工艺，其中包括3 个主要步骤: ① T6 处理（固溶+人工时效）; ② 低于T6态固溶温度而高于 T6 态时效温度下进行短时加热（回归处理）; ③ 再进行 一次T6 态时效处理[1]。RRA 工艺需将合金在高温下短时暴露，工艺准确性要求高，操作难度大，因而仅被应用于小零件，经过不断的优化改进后又形成了一个新的时效工艺T77。7075 合金经T77处理后，强度比7075 合金T651态热处理高出四分之一,并且该工艺应用于IM/7150合金，能使之兼具T6态下的强度和T73态下的抗腐蚀性能[2]。
1.1.2 国内 AlZnMgCu铝合金的研究现状
目 录
第一章 绪论 1
1.1 AlZnMgCu系铝合金的发展概括 1
1.1.1 国外AlZnMgCu系铝合金的研究概况 1
1.1.2 国内 AlZnMgCu铝合金的研究现状 2
1.2 AlZnMgCu系铝合金的合金化机理 3
1.2.1 主要合金元素 3
1.2.2 杂质元素 4
1.3 AlZnMgCu合金的组织与相 5
1.4 AlZnMgCu系铝合金的均匀化机理 6
1.4.1 均匀化的目的与意义 6
1.4.2 铝合金均匀化工艺的研究现状 7
1.5 论文研究目的和内容 11
1.5.1 论文的主要研究内容 11
1.5.2 论文的创新意义 11
第二 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
章 材料及实验方法 13
2.1 技术路线 13
2.2 试验材料及方案 13
2.2.1 均匀化退火 13
2.2.2 轧制 14
2.2.3 固溶及时效 14
2.3 组织结构观察 14
2.3.1 金相组织分析 14
2.3.2 X射线衍射物相分析 14
2.3.3 DSC分析 14
2.4 性能测试 15
2.4.1 室温拉伸力学性能测试 15
2.4.2电导率的测试 15
2.4.3 硬度测试 15
第三章 Al6Zn2Mg2Cu合金的均匀化冷却工艺 17
3.1不同冷却方式对合金显微组织的影响 17
3.1.1铸态合金显微组织 17
3.1.2 均匀化不同冷却方式合金显微组织分析 18
3.1.3 热轧过程微观组织变化 25
3.1.4 固溶时效后显微组织分析 26
3.2不同冷却方式对合金力学性能的影响 29
3.3 分析讨论 29
3.3.1 冷却方式对再结晶的影响 29
3.3.2 冷却方式对性能的影响 30
3.4 本章小结 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 AlZnMgCu系铝合金的发展概括
1.1.1 国外AlZnMgCu系铝合金的研究概况
1932年德国科学家Webber为提高铝合金的耐腐蚀性能向AlZnMg硬铝合金中添加了Cu元素，世界上第一种以AlZnMgCu为基的高强铝合金由此诞生。研究发现这种合金经过淬火、时效处理后，其抗拉强度和屈服强度分别能够达到588Mp和549Mp，延伸率约为6%。1936年，日本科学家又向AlZn MgCu合金中添加Mn元素和Cr元素，得到的Al7.5%Zn1.5%Mg2%Cu0.6% Mn0.25Cr合金强度进一步提高，被命名为ESD超硬铝合金。由于其强度高、耐热、耐蚀等优异性能率被先用于航空领域，自此，以美国和前苏联为首，世界许多国家都对AlZnMgCu系超硬铝合金进行了大量研究。
1943年美国铝业公司开发出了著名的7075超高强度铝合金，并将其应用在了B29轰炸机上，为AlZnMgCu系超高强度铝合金在飞机制造领域中的应用奠定了基础。二战后美国又开发出强度更高的7178铝合金，这种合金经过峰时效处理后被用于波音707客机机翼结构材料中。70年代人们发现提高AlZnMgCu合金中Cu的含量能有效提高耐腐蚀性能，而降低Si、Fe等杂质元素含量可以提高其断裂韧性。据此开发出的7475T6铝合金在欧洲率先被用于军用飞机，不久之后美国军机也开始使用7475T76铝合金板材。
同一时期，前苏联对AlZnMgCu系铝合金的研究力度丝毫不逊色于欧美国家。1948年苏联科学家研发出与7075铝合金相近的B95铝合金。1970年左右通过调整B95合金中的Fe、Si含量发展出了B95Π?和B95o?铝合金，当时这两种合金被用于制造图204型飞机和伊尔96300飞机的结构件。至今这两种合金在苏27、苏30飞机上仍有应用。
AlZnMgCu系铝合金制备方面，随着新型金属粉末制备致密化技术的发展及其设备的改良，在粉末冶金制备超高强度铝合金方面取得了许多成果，如日本的“超级铝”及美国的多道次低温轧制和低温球磨技术。日本超级铝计划以组织超微细化为主要内容，通过用液氮冷却轧制前和轧制后的合金将铝合金组织细化，成功制备出了晶粒尺寸为微米级的铝合金板材。美国的多道次低温轧制技术能够同时提高超高强度铝合金的强度和塑性，是将7075铝合金固溶处理后进行多次低温轧制，再经时效处理，这样可以使晶粒尺寸细化至100nm以下，此状态下再进行热处理后，合金材料的屈服强度能够大幅提高，达到615Mp，而延伸率还能保持在12%左右。
热处理工艺方面，80年代末，美国Alcoa公司针对AlZnMgCu系铝合金开发出回归再时效( RRA) 热处理工艺，其中包括3 个主要步骤: ① T6 处理（固溶+人工时效）; ② 低于T6态固溶温度而高于 T6 态时效温度下进行短时加热（回归处理）; ③ 再进行 一次T6 态时效处理[1]。RRA 工艺需将合金在高温下短时暴露，工艺准确性要求高，操作难度大，因而仅被应用于小零件，经过不断的优化改进后又形成了一个新的时效工艺T77。7075 合金经T77处理后，强度比7075 合金T651态热处理高出四分之一,并且该工艺应用于IM/7150合金，能使之兼具T6态下的强度和T73态下的抗腐蚀性能[2]。
1.1.2 国内 AlZnMgCu铝合金的研究现状
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/99.html
