Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金快速凝固条件下微合金化及作用机理

摘要

本文利用喷射成形技术制备了Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金沉积锭，并对其进行了挤压密化处理。利用XRD、SEM、TEM等方法对合金沉积态组织、相结构、固溶度和热处理过程中合金元素作用、析出相的转变及性能预测进行了研究。
　　利用固溶度理论对沉积态和铸态合金的固溶度进行了计算，结果显示同一成分合金沉态固溶度较铸态高出近50％。XRD分析沉积态合金1（Al-12Zn-3.34Mg-1.12Cu-0.2Zr-0.2Mn-0.16Cr)和合金2（Al-10Zn-3.49Mg-1.25Cu-0.25Zr-0.2Mn-0.16Cr）的固溶度分别为5.7%和6.2%。沉积态晶粒尺寸在20～30μm左右，Zn含量的增加对晶粒尺寸的影响不大，但在晶界位置处厚度略微有所增加，晶内和晶界都分布Al、Zn、Mg三元化合物。微量合金元素在沉积态组织中以长条状的Al12(Cr,Mn)化合物存在，不与Zn、Mg合金元素作用，不影响时效过程中MgZn2析出相的数量。假设合金的强度是基体强度、细晶强化、固溶强化和沉淀强化贡献线性叠加的前提下，预测合金1和合金2的强度分别为662.572.5MPa和712±±25MPa，其中固溶强化对基体强度增加的贡献最大。120℃时效热处理，16h达到峰时效，此时'η析出相弥散分布，尺寸在45nm左右，强化效果最佳。Al3Zr粒子在晶内弥散析出，与位错交互作用，钉扎位错，阻碍位错运动。

目录

Al-Zn-Mg-Cu 系高强铝合金快速凝固条件下微合金化及作用机理

Micro-alloying and mechanism of Al-Zn-Mg-Cu ultrahigh strength aluminum alloy prepared by rapidsolidification

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 引 言

1.2 超高强铝合金发展现状

1.2.1 国外Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的发展

1.2.2 国内Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的发展

1.3 超高强铝合金合金化机理

1.3.1 主合金元素

1.3.2 微量合金元素

1.3.3 杂质元素

1.4 铝合金各种强化机理

1.4.1 固溶强化

1.4.2 细晶强化　

1.4.3 第二相强化　

1.4.4 复合强化　

1.5 超高强高韧铝合金的强韧化方法

1.5.1 调整合金成分提高强韧性

1.5.2 改进热处理工艺提高强韧性

1.5.3 采用先进的和特殊加工方法提高合金综合性能

1.6 本文选题意义和研究内容

第2章 材料制备及实验方法

2.1 材料制备工艺流程

2.2 试验材料制备

2.3 显微组织分析

2.3.1 OM和XRD分析

2.3.2 SEM组织观察

2.3.3 TEM组织观察

第3章 成分计算及强度预测

3.1 引言

3.2 成分计算

3.2.1 固溶度理论

3.2.2 固溶度计算

3.3 微合金化

3.3.1 铝合金微合金化强化机理

3.4 强化贡献预测

3.4.1 晶界强化贡献

3.4.2 第二相粒子强化作用

3.4.3 固溶强化贡献

3.5 本章小结

第4章 微观组织与相分析

4.1 沉积态组织形貌观察

4.1.1 Zn含量对显微组织的影响

4.1.2 第二相成分及分布

4.1.3 第二相相结构

4.2 时效过程中的微观组织

4.2.1 时效时间对合金硬度的影响

4.2.2 时效过程中的组织演变

4.2.3 合金析出相沉淀动力学

4.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢