时效处理对LY12铝合金微观组织及性能的影响

摘要

LY12铝合金是可热处理强化的硬铝合金，广泛应用于汽车和航空航天等领域。目前关于等温时效处理对LY12铝合金组织性能影响规律的研究较为充分，而对于非等温时效处理关注较少。本文采用退火态LY12铝合金轧制薄板为研究对象，通过金相组织分析、EPMA、XRD、EBSD、DSC、SEM、TEM、拉伸实验和显微硬度实验等测试手段，对比分析了等温和非等温两种时效处理对LY12铝合金微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响，为该合金体系的工业生产及应用提供理论研究依据。主要结论如下： （1）经等温时效处理后，LY12铝合金基体中含有针状的S'相和细小点状的S''相，两种相交替分布，使合金的力学性能显著提高。峰值时效T6态抗拉强度和硬度最高，延伸率较低，合金中含有大量针状的S'相，细小点状的S''相分散在S'相周围，抗拉强度为460MPa，硬度为137HV，延伸率为22.6%；T74态时效时间较长，基体中的S'相长大成片状，强化效果减弱，合金的抗拉强度为430MPa，硬度为123HV，延伸率为23.2%。腐蚀性能方面，T74态的抗腐蚀性能优于T6态。T6态晶内析出相较多，晶格畸变较大，细小点状析出相在晶界处呈连续链状分布，无沉淀析出带明显；T74态晶界析出相密集程度不高，未构成连续链状，晶格畸变较小。 （2）经非等温时效处理后，LY12铝合金基体中的强化相为针状S'相和点状S''相，这两种析出相的存在使合金的力学性能显著提高。线性升温时效态合金的抗拉强度和硬度最高，延伸率最大，综合力学性能优良，合金中S'相和S''相混合分布在铝合金基体中，抗拉强度为447MPa，硬度为131HV，延伸率为22.7%；升降温复合时效处理后，S'相尺寸增大，S''相增多，强化效果较好，合金抗拉强度为445MPa，硬度为122HV，延伸率为20%。透射显示这两种时效状态下合金的位错密度均较大，相互缠结并聚集在析出相的周围，部分位错穿过析出相。腐蚀性能方面，相比于升降温复合时效态，线性升温时效处理后合金中晶界析出相较少，无沉淀析出带不明显，晶格畸变较小，故具有良好的抗腐蚀性能。 （3）经等温时效和非等温时效处理后，LY12铝合金强度和硬度变化较大，而基体中的亚结构、变形和小角度晶界数量变化很小，由此证实了该合金的强度和硬度主要由晶内析出相决定，亚结构、变形和小角度晶界的贡献很小。 （4）经等温时效和非等温时效处理后，LY12铝合金力学性能显著提高。线性升温时效态抗拉强度和硬度较高，延伸率较好；合金经这两种时效强化处理后，晶界析出相的密集程度和溶质原子的分布发生改变，晶格畸变程度也不相同。线性升温时效态晶界析出相较少，晶格畸变较小，具有优良的抗腐蚀性能。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 Al-Cu-Mg系铝合金概述

1.2.1 Al-Cu-Mg系铝合金研究概述

1.2.2 Al-Cu-Mg系铝合金的合金化

1.2.3 Al-Cu-Mg系铝合金的第二相

1.3 Al-Cu-Mg系铝合金热处理工艺

1.3.1 固溶处理

1.3.2 时效处理

1.3.3 均匀化处理

1.4 LY12铝合金的腐蚀类型

1.4.1 晶间腐蚀

1.4.2 剥落腐蚀

1.4.3 应力腐蚀开裂

1.5 LY12铝合金的研究现状及存在问题

1.6 本课题研究目的及主要内容

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 研究思路

2.3 实验方法

2.3.1 热处理工艺

2.3.2 显微组织分析

2.3.3 热学性能分析

2.3.4 力学性能测试

2.3.5 腐蚀性能测试

3 等温时效处理对LY12铝合金组织和性能的影响

3.1 引言

3.2 热处理工艺

3.3 显微组织

3.3.1 金相组织分析

3.3.2 电子探针分析

3.3.3 X射线衍射分析

3.3.4 差示扫描量热分析

3.3.5 电子背散射衍射分析

3.3.6 透射电镜分析

3.4 力学性能

3.4.1 拉伸性能

3.4.2 断口特征

3.4.3 显微硬度

3.5 腐蚀性能

3.5.1 晶间腐蚀

3.5.2 剥落腐蚀

3.5.3 电化学测试

3.5.4 电导率

3.6 本章小结

4 非等温时效处理对LY12铝合金组织和性能的影响

4.1 引言

4.2 热处理工艺

4.3 显微组织

4.3.1 金相组织分析

4.3.2 电子探针分析

4.3.3 X射线衍射分析

4.3.4 差示扫描量热分析

4.3.5 电子背散射衍射分析

4.3.6 透射电镜分析

4.4 力学性能

4.4.1 拉伸性能

4.4.2 断口特征

4.4.3 显微硬度

4.5 腐蚀性能

4.5.1 晶间腐蚀

4.5.2 剥落腐蚀

4.5.3 电化学测试

4.5.4 电导率

4.6 本章小结

5 等温时效与非等温时效强化效果的对比分析

5.1 引言

5.2 热处理工艺对比分析

5.3 显微组织对比分析

5.3.1 金相组织分析

5.3.2 X射线衍射分析

5.3.3 差示扫描量热分析

5.3.4 电子背散射衍射分析

5.3.5 透射电镜分析

5.4 力学性能对比分析

5.4.1 拉伸性能

5.4.2 断口特征

5.4.3 显微硬度

5.5 腐蚀性能对比分析

5.5.1 晶间腐蚀

5.5.2 剥落腐蚀

5.5.3 电化学测试

5.5.4 电导率

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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