一种材料性能与工艺参数的高效测试方法及其在7055铝合金的应用

摘要

在材料热处理工艺参数中，温度、保温时间以及冷却速度是最主要的三个参数，其中冷却速度是最难量化的量。本文探索了一种通过少试验高效量化法测量淬火冷却速度以便获得良好的组织和力学性能的方法。
　　本文建立连续变化的冷却过程温度场与材料组织、性能的关系。首先，通过端淬试验温度场的测试与仿真相互结合获得准确的空间连续温度场，然后利用小冲杆试验的微试样特性确保所测试的力学性能反映特定的冷却速度，在同一截面上的金相与硬度试验也保证了冷速、组织与性能的对应。
　　本文以喷射成形7055铝合金锻件为实验材料，研究其在双级固溶450℃3h+475℃3h端淬，双级时效115℃8h+155℃36h的双级固溶时效工艺下，不同淬火冷却速度对其组织性能的影响。研究得到如下结果：
　　通过端淬试验温度场的测试与仿真相互结合获得准确的空间连续淬火温度场，使得冷速和组织性能的对应能够在不同横截面上实现。
　　取自端淬试样的小冲杆试验结果表明在距离端淬面6mm处，材料的屈服载荷和最大载荷值最高，代表了材料在此冷速下具有最佳力学性能，该处组织为大量第二相弥散分布在基体组织α-Al的晶粒内，晶粒度为11，硬度为184.74HV。
　　随着淬火冷却速率的降低，有第二相析出，材料在淬火后的固溶过饱和度降低。时效后强化相η（MgZn2）析出，对于较慢的冷速，第二相是固溶冷却时析出和时效析出共同组成，固溶析出的晶粒度较粗大；
　　时效后显微硬度显著增大，这是时效硬化的结果；随着淬火冷速的降低，显微硬度逐渐下降；在电导率表征铝合金淬火敏感性时发现淬火敏感性和电导率随冷速的变化趋势相同，两者均随冷速的降低而逐渐升高；

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2 材料高效量测试

1.3 扩散偶技术

1.4小冲杆试验概论

1.5温度场有限元模拟

1.6喷射成形7055铝合金

1.7研究内容

第2章 实验材料和方法

2.1实验方案设计

2.2端淬试验

2.3温度场仿真及结果校准

2.4实验材料、工艺及测试取样

2.5小冲杆试验

2.6材料表征及性能测试实验

2.7本章小结

第3章端淬试验温度场测量

3.1 端淬温度场实测结果

3.2 端淬温度场有限元模拟

3.3 实测对模拟的温度场的修正

3.4本章小结

第4章材料组织及性能分析

4.1小冲杆试验结果分析

4.1金相组织分析

4.2物相结果分析

4.3显微硬度结果分析

4.4电导率结果分析

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢