7050铝合金一种新型形变热处理工艺研究

摘要

本文系统研究了新型形变热处理工艺(固溶-大变形冷轧-高温短时退火-时效)对7050铝合金微观组织及性能的影响。通过冷轧及退火有效细化了晶粒组织,时效处理进一步提高了合金的综合性能。利用OM、EBSD、TEM研究了冷轧及退火过程中合金的晶粒组织演变与第二相析出规律,并通过常温拉伸实验考察了微观组织变化对性能的影响。研究结果表明:
　　7050铝合金80％冷轧后在120℃时效处理时,变形组织发生了回复,析出相呈球状和杆状两种形态。随着时效时间的延长,杆状析出相数量增多,尺寸增大,冷变形促进了析出相的快速析出和长大;合金的强度先迅速降低后升高再逐渐降低,并在4h时效时强度达到最高;延伸率先迅速增大,而后变化不大。合金冷轧后在120℃时效4h时,抗拉强度为681MPa,屈服强度为645MPa,延伸率达到10.8%,冷轧后时效处理显著改善了合金的塑性。
　　合金冷轧后在380-420℃进行了3-10min的短时退火。研究表明:退火温度低于400℃时,合金发生部分再结晶,再结晶具有明显的取向特征;退火温度高于400℃时,合金发生完全再结晶,晶粒尺寸细小均匀,平均尺寸为28.6μm。随着退火温度的升高,析出相尺寸逐渐减小,密度先增大后减小;合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,延伸率先迅速增大后减小。
　　400℃以下短时退火时,随着保温时间的延长,再结晶分数变化不大,析出相尺寸和密度都增大,前10min内合金没有完成析出过程;400℃以上短时退火时,随着保温时间的延长,晶粒没有明显的粗化,析出相尺寸增大,密度降低,析出相发生了Ostwald熟化。随着保温时间的延长,380℃退火时合金的强度升高,延伸率减小;410℃退火时强度降低,延伸率先增大后减小。
　　经此形变热处理工艺处理后,7050铝合金抗拉强度达到573MPa,屈服强度达到492MPa,延伸率为19.2%,合金在保持着接近固溶态高塑性的同时,强度水平超过了相同时效工艺处理的固溶时效态合金。与7050-T7651态板材相比,合金的强度水平略有提高,但延伸率提高了4.2%,显著改善了合金的综合性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及目的

1.2 Al-Zn-Mg-Cu合金的发展及应用概况

1.3 形变热处理细化晶粒的方法和机理

1.4 ITMT过程中材料组织性能的变化

1.5 形变热处理工艺研究进展

1.6 本研究的思路

第2章 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验流程

2.3 组织分析方法

2.4 力学性能测试

第3章 形变热处理过程中合金的晶粒组织演变

3.1 引言

3.2 退火处理前合金的微观组织

3.3 退火过程中合金的晶粒组织演变

3.4 本章小结

第4章 形变热处理过程中合金的析出行为

4.1 引言

4.2 冷轧后合金的时效析出行为

4.3 退火过程中合金的析出行为

4.4 退火后时效处理时合金的析出行为

4.5 不同状态下合金的析出行为对比

4.6 本章小结

第5章 形变热处理过程中合金的性能演变

5.1 引言

5.2 冷轧后时效处理时合金的性能变化

5.3 退火过程中合金的性能演变

5.4 退火后时效处理时合金的性能变化

5.5 不同处理工艺下合金性能对比分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢