热终压缩温度对7050铝合金显微组织和淬火敏感性的影响

摘要

7050铝合金具有高强高韧等优良的综合性能，广泛应用于航空航天领域。该合金的合金化程度比较高，常温塑性较差，通常在高温状态下实现较大塑性变形。热变形改变合金形状和尺寸的同时，也使合金的组织结构发生重大改变，显微组织的遗传特性将对合金随后的热处理及最终性能产生重要影响。本文采用Gleeble-1500热模拟机对7050铝合金方形试样进行多道次平面应变热压缩实验，模拟研究其多道次降温轧制。采用金相、扫描电镜、透射电镜、硬度和电导率等方法对合金的组织和性能进行分析和检测，主要研究不同热终压缩温度条件下，合金显微组织演变和变形行为的规律，以及热终压缩温度对其淬火敏感性的影响。得到以下主要结论:
　　 (1)确立了热终压缩温度与7050铝合金变形行为的关系。当热终压缩温度为300℃时，随着变形道次的增加，道次流变应力值逐渐提高;随着热终压缩温度的升高，合金在各相同道次的流变应力值逐渐降低。当热终压缩温度为430℃时，随着变形道次的增加，道次流变应力值逐渐下降。即随着热终压缩温度的升高，合金的软化现象越来越明显。
　　 (2)建立了热终压缩温度与7050铝合金第二相粒子溶解与析出的关系。随着变形量的增加，合金中的粗大残留相逐渐被破碎成细小的粒子并沿着变形方向呈线条状分布。随着热终压缩温度的升高，合金变形后及固溶后残留粗大相的数量逐渐减少，即提高热终压缩温度可以改善合金的固溶效果。随着热终压缩温度的降低，变形过程中析出的MgZn2相的数量逐渐增加。
　　 (3)探明了热终压缩温度对7050铝合金固溶过程中再结晶的影响规律。随着热终压缩温度的升高，固溶后样品中的再结晶组织逐渐减少。当热终压缩温度为300℃时，热变形后组织中亚晶尺寸较小，位错密度较高，储能较高;随着热终压缩温度的升高，变形后组织中亚晶尺寸逐渐增大，位错密度逐渐降低，合金中的变形储能逐渐减少。
　　 (4)建立了热终压缩温度与7050铝合金淬火敏感性的关系。合金固溶后空冷过程中，大量的η平衡相在非共格Al3Zr粒子上形核析出，消耗了大量Zn、Mg合金元素，降低了合金的过饱和度，导致时效过程中η'强化相析出驱动力不足。随着热终压缩温度的升高，固溶后合金组织中的再结晶组织逐渐减少，空冷样品的性能损失逐渐减少，合金的淬火敏感性逐渐降低。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金发展概述

1．2 铝合金热变形及控制轧制技术

1．2．1 控制轧制的基本概念

1．2．2 控制轧制工艺参数

1．3 热变形的物理模拟方法及其应用现状

1．3．1 热变形的物理模拟方法

1．3．2 热模拟在材料热加工成型领域的发展及应用现状

1．4 铝合金高温变形研究

1．4．1 流变应力

1．4．2 铝合金热轧显微组织的演变规律

1．4．3 影响铝合金热轧的主要因素

1．5 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金淬火敏感性

1．5．1 铝合金淬火敏感性的研究现状

1．5．2 合金成分与淬火敏感性

1．5．3 淬火速率与淬火敏感性

1．6 本文的研究背景、意义及内容

第二章 材料及实验方法

2．1 技术路线

2．2 实验方法

2．2．1 材料及样品制备

2．2．2 多道次热压缩变形实验

2．2．3 固溶、淬火及时效

2．3 组织观察

2．3．1 金相组织观察

2．3．2 扫描电镜组织分析

2．3．3 透射电镜组织分析

2．3．4 X射线衍射物相分析

2．4 性能测试

2．4．1 硬度测试

2．4．2 电导率测试

2．5 主要实验仪器

第三章 热终压缩温度对7050铝合金显微组织的影响

3．1 实验方法

3．2 实验结果

3．2．1 热变形前的显微组织

3．2．2 多道次热变形的真应力—真应变曲线

3．2．3 热变形过程中的组织演变

3．2．4 热变形后的组织观察

3．3 分析与讨论

3．3．1 热变形过程中的显微组织演变

3．3．2 变形温度对显微组织和变形行为的影响

3．4 本章小结

第四章 热终压缩温度对7050铝合金淬火敏感性的影响

4．1 实验方法

4．2 实验结果

4．2．1 合金的硬度、电导率

4．2．2 合金固溶时效后显微组织观察

4．2．3 合金慢速率淬火时的析出行为

4．2．4 合金水冷、空冷后的时效析出行为

4．3 分析与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果