学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Al-9.0Zn-1.5Mg-XCu合金微结构、力学性能及淬火敏感性研究

作　者: 王雷
导　师: 张新明
学　校: 中南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: Al-Zn-Mg-Cu合金末端淬火 Cu含量淬火敏感性显微组织析出相
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

Al-Zn-Mg-Cu合金是时效强化合金,具有优良的综合性能,被广泛地用作航空航天领域的结构材料。但该系合金存在淬火敏感性,即淬火速率减小时,合金的力学性能降低。厚板制品在淬火时,表层冷却速率快而中心层冷却速率慢,导致时效后表层与中心层性能不一致,严重影响了厚板材料的整体性能。因此,减小合金的淬火敏感性是获得良好综合性能超高强铝合金所必须解决的一个重大问题。本文通过末端淬火实验、硬度测试、电导率测试、室温拉伸测试,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、DSC热分析等实验检测方法,对Al-9.0Zn-1.5Mg-XCu系合金的微结构、力学性能及淬火敏感性进行了研究,得出了以下一些主要结论：(1)分析了Cu对合金不同状态下微观结构的影响。Cu含量对合金铸态组织的第二相组成没影响,但Cu含量越多,合金的第二相也越多。合金经均匀化处理后,非平衡共晶相基本消除,只存在少量难溶的Al7Cu2Fe相,同时高Cu含量(2.0%)的合金中出现了极少数的S相。Cu含量对合金固溶时效后的再结晶组织无明显影响,再结晶晶粒内均存在少量的黑色残余结晶相。(2)揭示了Cu对合金力学性能的影响规律。室温拉伸后,Cu含量为2.0%的合金具有最大的抗拉强度和屈服强度,Cu含量越少,合金的强度越低。合金的延伸率则随着Cu含量的增加而先增大后减小,并在1.0%处达到峰值。(3)探明了Cu含量对合金淬火敏感性的影响规律。Cu含量增加,提高了合金的淬火敏感性。Cu含量小于1.5%时,合金的淬透层都在100mm以上。Cu含量由1.5%增加到2.0%时,合金的淬透层深度由大约80mm降低到40mm。合金的剥落腐蚀等级对Cu含量的变化也很敏感,伴随着Cu含量的升高,合金晶界析出相尺寸增加、间距减小、无沉淀析出带变宽,从而导致合金抗剥落腐蚀性能变差。综合以上分析结论,可知合金的Cu含量控制在1.0%左右是比较合适的。此时合金不仅具有高的强度、塑性,同时还具有良好的淬透性和耐腐蚀性能。图41幅,表7个,参考文献104篇

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 文献综述  9-28
  1.1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展概况  9-11
  1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中的元素及其相组成  11-16
    1.2.1 各种元素及其作用  12-14
    1.2.2 合金固溶后的时效析出相  14-16
  1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理工艺  16-21
    1.3.1 均匀化  17-18
    1.3.2 固溶与淬火  18-19
    1.3.3 时效  19-21
  1.4 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的淬火敏感性  21-27
    1.4.1 淬火敏感性的由来  21
    1.4.2 淬火速率与淬火敏感性  21-22
    1.4.3 合金元素与淬火敏感性  22-24
    1.4.4 淬火敏感性的研究现状  24-27
  1.5 本文的研究背景、内容和意义  27-28
2 实验过程及研究方法  28-36
  2.1 技术路线  28-29
  2.2 合金的成分设计  29-31
  2.3 材料制备与实验方法  31-32
    2.3.1 熔炼与铸造  31
    2.3.2 铸锭均匀化  31-32
    2.3.3 合金的热挤压  32
    2.3.4 固溶与时效  32
  2.4 组织观察分析  32-34
    2.4.1 金相组织观察  32
    2.4.2 扫描电镜组织观察  32-33
    2.4.3 透射电镜组织观察  33
    2.4.4 X射线物相分析  33-34
    2.4.5 差示扫描量热法分析  34
  2.5 性能检测分析  34-36
    2.5.1 维氏硬度测试  34
    2.5.2 电导率测试  34
    2.5.3 室温拉伸性能  34-35
    2.5.4 剥落腐蚀性能  35-36
3 Al-9.0 Zn-1.5Mg-XCu合金微结构及力学性能的研究  36-51
  3.1 Al-9.0Zn-1.5Mg-XCu合金的微结构  36-46
    3.1.1 合金的铸态微结构  36-39
    3.1.2 合金的均匀化态微结构  39-43
    3.1.3 合金的挤压变形微结构  43-45
    3.1.4 合金的时效态微结构  45-46
  3.2 Al-9.0Zn-1.5Mg-XCu合金的力学性能  46-50
    3.2.1 合金的硬度和电导率  46-48
    3.2.2 合金的室温拉伸性能  48-49
    3.2.3 合金的拉伸断口扫描观察  49-50
  3.3 本章小结  50-51
4 Al-9.0 Zn-1.5Mg-XCu合金淬火敏感性的研究  51-68
  4.1 实验方法  51-53
  4.2 实验结果  53-63
    4.2.1 淬透性曲线  53-55
    4.2.2 金相组织观察与分析  55-56
    4.2.3 透射组织观察与分析  56-58
    4.2.4 DSC热分析  58-60
    4.2.5 TTT曲线  60
    4.2.6 剥落腐蚀性能  60-63
  4.3 分析与讨论  63-67
    4.3.1 Cu对合金固溶体稳定性的影响  64
    4.3.2 Cu对合金中Zn、Mg溶解度的影响  64-65
    4.3.3 Cu对合金剥落腐蚀性能淬火敏感性的影响  65-67
  4.4 本章小结  67-68
5 结论  68-69
参考文献  69-76
攻读硕士学位期间的主要研究成果  76-77
致谢  77

相似论文

Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
高铝锌基合金轮胎气门嘴嘴体的研制,U463.341
钨对等离子熔覆耐磨复合层的组织性能影响研究,TG174.4
新型三维网络SiC/Cu-Fe复合材料的制备、组织与性能,TB33
GH600热变形行为及显微组织分析,TG132.32
Incoloy028合金析出相和耐腐蚀性能研究,TE980
等径角挤压接触线用Cu-Cr-Zr合金的研究,TG376
微量元素对Mg-Al-Zn系镁合金组织与性能的影响,TG146.22
2124铝合金的末端淬火及时效工艺研究,TG166.3
45号钢激光表面改性技术的研究,TG174.44
微量元素对18Ni系马氏体时效钢的力学性能和微观组织的影响,TG142.24
CT20钛合金的组织与性能控制,TG146.23
复合铸造法制备SiC/6066Al复合材料技术研究,TB331
Mg-Al合金早期时效过程分析与第一原理及分子动力学研究,TG156.92
合金元素对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响,TG146.21
Mg-7Gd-3Y-0.4Zr合金显微组织与性能研究,TG146.22
2A23铝合金时效成形工艺及组织性能研究,TG146.21
晶粒尺寸对AZ91合金固溶时效行为的影响,TG156.92
细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金微细结构与力学行为的研究,TG146.411
复合添加Zr、Cr和Pr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响,TG146.2
T92锅炉钢抗高温性能及其微观组织表征,TG142.1