含钇7085铝合金的回归再时效工艺研究

摘要

Al-Zn-Mg-Cu系合金作为时效硬化型合金，具有高强、高韧、耐蚀、抗疲劳和高淬透性的综合性能，目前正广泛应用于航空航天领域。本文以7085铝合金为研究对象，通过加入0.3％稀土元素钇(Y)，研制出RE-7085铝合金。通过采用硬度、电导率、室温拉伸、晶间腐蚀和差热分析(DSC)等性能测试方法，以及金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等电子显微分析手段，研究回归再时效(RRA)处理对7085-0.3Y铝合金的组织、力学性能以及腐蚀性能的影响规律，从而优化热处理工艺。研究的主要内容及结论如下:
　　1.制备了含0.3％Y的7085(Al-7.7Zn-1.6Mg-1.8Cu-0.15Zr)合金，其铸态合金的硬度、抗拉强度、延伸率和电导率分别为104.7HV、238MPa、6.3％和25.47％IACS，相比于未添加Y元素的7085铝合金，硬度、抗拉强度、延伸率分别提高了40.5％、17.6％、16.7％，电导率变化不大。微量(0.3％)稀土Y加入到7085铝合金中，主要与Al在晶界上形成Al3Y共晶化合物，提高了形核率，达到细晶强化的作用。
　　2.研究了7085-0.3Y合金的固溶时效处理，得出最佳的单级固溶制度为470℃/1h，峰值时效制度为120℃/24h，峰值时效态合金的硬度和电导率分别为197.4HV和29.7％IACS。
　　3.在RRA处理中，随着回归时间的延长，合金在RRA处理后合金的硬度随着回归时间的延长而上升，到达一个峰值而后下降，回归温度越高，达到峰值所用的时间越短;在RRA处理中，随着回归温度的升高和回归时间的延长，合金的电导率随之提高，但是上升幅度逐渐趋于平缓。
　　4.通过正交实验设计方法，研究了7085-0.3Y合金回归再时效处理的制度。得出最佳的回归再时效工艺制度为120℃/12h+160℃/60min+120℃/30h，在此制度下，合金的硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率和电导率分别为213.9HV、441MPa、440MPa、7.2％和35.8％IACS，晶间腐蚀最大深度为95μm，晶间腐蚀等级为3级。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 铝合金在航空航天中的发展历程

1．2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展趋势

1．3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理工艺及研究现状

1．3．3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的时效处理

1．4 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的耐腐蚀性能

1．4．1 孔腐蚀

1．4．2 剥落腐蚀

1．4．3 晶间腐蚀

1．4．4 应力腐蚀开裂

1．5 稀土在铝合金中的研究与应用

1．5．1 稀土在金属中的应用

1．5．2 Y元素在铝合金中的微合金化研究

1．6 本文的研究背景和主要内容

第二章 含Y7085合金制备及研究方法

2．1 实验材料及主要设备

2．1．1 实验材料

2．1．2 主要实验仪器

2．2 实验方案

2．2．1 熔炼工艺

2．2．2 热处理工艺制度

2．3 性能测试

2．3．1 成分测定

2．3．3 室温拉伸性能测试

2．3．4 DSC实验

2．3．5 电导率测试

2．3．6 晶间腐蚀实验

2．4 显微组织的观察和分析

2．4．1 金相组织观察

2．4．2 扫描电镜组织观察与分析

第三章 7085-0．3Y铝合金铸态组织以及固溶时效工艺的研究

3．1 微量Y元素对7085系铝合金的影响

3．1．1 微量Y元素对7085系铝合金显微组织的影响

3．1．2 微量Y元素对7085系铝合金性能的影响

3．1．3 Y在7085铝合金中的存在形式

3．2．2 不同固溶工艺对7085-0．3Y铝合金强度的影响

3．3 单级时效对7085-0．3Y铝合金组织与性能的影响

3．3．2 单级时效对7085-0．3Y铝合金电导率的影响

3．4 本章小结

第四章 RRA处理对7085-0．3Y合金组织与性能的影响

4．1 回归温度和回归时间对电导率、硬度的影响

4．1．1 峰时效态7085-0．3Y合金的差热分析

4．1．2 实验过程及结果

4．1．3 回归温度和回归时间对RRA处理后7085-0．3Y合金硬度的影响

4．1．4 回归温度和回归时间对RRA处理后7085-0．3Y合金电导率的影响

4．2 正交实验结果以及数据分析

4．3 典型RRA制度的选取及综合性能分析

4．3．1 典型RRA制度的选取

4．3．2 典型RRA处理制度实验过程及结果

4．4 分析与讨论

4．4．2 RRA处理对7085-0．3Y铝合金抗腐蚀性能的影响

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢