大变形量冷变形时效7050铝合金强化机理研究

摘要

7050铝合金是超高强铝合金，时效强化效应非常显著。大塑性变形产生的形变强化作用可使金属材料的强度大幅度上升。本文期望将7050铝合金的时效强化与形变强化有机结合，进一步提高超高强铝合金的性能。因此本文通过对7050铝合金进行固溶-大变形量冷轧-较低温度时效处理，来研究该种形变热处理工艺下的合金的力学性能演变与微观组织演变，以及处于该工艺中不同状态的7050铝合金的强化机制。通过室温拉伸确定其力学性能，并通过TEM、DSC、XRD等手段研究合金位错组态变化以及时效析出行为。
　　研究表明7050铝合金在固溶-80％冷轧-较低温度时效处理过程中，冷轧后合金强度大幅度上升，而时效过程中并没有出现强度的大幅增长，100℃下时效30h合金的屈服强度达到了冷轧形变后的水平，约660MPa，延伸率提高到约7.6%，说明降低时效温度可以达到位错强化与时效强化的更好结合。时效前期合金强度会出现明显的下降，延伸率有一定程度的提升，表明位错回复的发生；在所有研究的较低温度时效过程中，强度在前期的下降之后，都表现出了上升趋势，而80℃下时效2h到4h过程中发生了强度的暂时提高。
　　为了解释合金强度的变化，进而对合金微观组织所进行的研究表明，合金在形变热处理过程中所发生的析出主要是原子团簇与G.P.区的形成，在整个时效过程中，析出相的尺寸偏小，而固溶态合金较低温度时效前期的迅速强化与尺寸为1nm左右的原子团簇的形成有很大关系。时效后期可以观察到η’相的存在，但尺寸较小，大部分析出处于由G.P.区向η’相转变的阶段。而合金形变后进行时效的过程中，位错回复主要在前6h内发生，6h之后，位错回复速率减慢。在应用XRD对合金位错回复进行研究的过程中，验证了改进的Williamson-Hall方法分析位错密度的可行性。
　　综合组织表征与力学性能的变化，对7050铝合金强化机制进行研究：冷轧态7050铝合金与固溶态合金相比，形变强化使合金屈服强度提升了约220 MPa，形变过程的细小析出相的形成对屈服强度的贡献约为100MPa，形变热处理24h，位错强化作用的下降幅度约为40～50 MPa，7050铝合金的时效强化的作用补足了这部分强度下降并略微提高了合金屈服强度。而对大变形量冷轧处理固溶态7050铝合金在100℃下时效24h状态的屈服强度中位错强化与时效强化的作用可以用析出相的尺寸与体积分数进行数学描述，与实际强度相符合。

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第 1章绪论

1.1课题背景及研究目的

1.2金属强化机制概述

1.3铝合金在形变热处理中的组织演变

1.4现存强度模型研究进展

1.5本课题研究内容

第 2章试验材料和试验方法

2.1试验材料

2.2材料形变热处理工艺

2.3组织结构分析

2.4力学性能测试

第 3章大变形量冷变形时效对7050铝合金力学性能的影响规律

3.1引言

3.2大变形量冷变形对7050铝合金性能的影响

3.3大变形量冷变形7050铝合金在不同温度下时效力学性能变

3.4固溶淬火态7050铝合金在较低温度下时效力学性能变化

3.5大变形量5A06铝合金在不同温度下热处理力学性能变化

3.6 7050和5A06铝合金在冷轧及时效后的性能对比

3.7本章小结

第 4章7050铝合金在冷变形及时效过程中的组织演变规律

4.1引言

4.2冷轧后合金宏观组织表征

4.3 7050铝合金冷轧后时效过程中的位错回复行为研究

4.4 7050铝合金冷轧后时效过程析出行为研究

4.5本章小结

第 5章冷轧态7050铝合金不同时效状态强化机理

5.1引言

5.2大变形量冷变形7050铝合金力学性能变化分析

5.3 7050铝合金强化机制讨论

5.4分析讨论

5.5本章小结

结论

参考文献

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致谢