铝合金薄板各向异性研究

摘要

铝合金薄板以其轻质、高强、抗腐蚀和易成形等优点被广泛应用于各领域。铝合金薄板在不同取向条件下的力学性能有差异，叫做各向异性。各向异性受合金元素，热处理条件，轧制制度等因素影响，是薄板研究应用的一个重要方面。通常薄板平行轧制方向的强度比垂直轧制方向的强度高，但有时垂直轧向的强度比平行轧制方向的高，称为反常各向异性。本文通过拉伸力学性能试验，OM组织观察，SEM和TEM电子显微组织观察，研究了7050、2024、5083、Al-Mg-Si、中强可焊Al-Zn-Mg合金薄板及不同热处理状态7050合金薄板，和不同含Zr量7150合金薄板的各向异性。主要研究结果如下:
　　(1)除7050和6#中强可焊Al-5.0Zn-1.6Mg合金薄板外，2024，5083，1#、2#、3#、4#、5#中强可焊Al-5.0Zn-1.6Mg，31#Al-0.5Mg-0.3 Si，40#Al-1.0Mg-0.9Si-0.8Mn-0.4Cu合金薄板强化热处理后，其力学性能均未出现反常各向异性，添加Zr元素合金薄板容易出现力学性能反常各向异性。
　　(2)中强可焊Al-5.0Zn-1.6Mg合金中加入0.2％左右的Zr可明显细化晶粒，强化热处理后合金中存在针状成分接近Al3Zr的相，长度在900nm～9μm左右，晶界析出了成分接近Al2Mg3Zn3的析出相，尺寸在50nm左右，组织中出现部分不均匀的纤维状非再结晶组织，合金薄板强度升高，延伸率下降，且强度易出现反常各向异性。
　　(3)含Zr的7050合金薄板强化热处理后力学性能出现反常各向异性。该合金薄板经470℃×1h+482℃×不同时间双级固溶处理时，第二级482℃增加其反常各向异性的程度
　　(4)7050合金薄板经470℃×1h+482℃×不同时间双级固溶处理时，残留的第二相主要是Al2CuMg，Al7Cu2Fe，Al3(Zr1-xTix)型的粒子，其中Al2CuMg型的粒子形貌主要是未溶完全的圆形相，Al7Cu2Fe型的结晶相的形貌主要是长的不规则椭圆相，Al3(Zr1-xTix)型的粒子的形貌主要是规则的长方形相。而且该合金薄板经470℃×1h+482℃×30min固溶处理其粗大相的溶解效果最好，组织回复再结晶程度低，亚晶组织长大缓慢，合金平均晶粒尺寸维持在一个较低水平，基体时效后的强度最高。
　　(5)添加Zr的Al-6.4Zn-2.35Mg-2.2Cu合金薄板力学性能出现反常各向异性，Zr使该合金薄板晶粒明显细化，晶粒随Zr含量从0.04％增加到0.20％而明显的减小，到含Zr量达到0.16％时，合金薄板板面将明显出现纤维状的未再结晶带，宽度逐渐增大。
　　(6)不同含Zr量的Al-6.4Zn-2.35Mg-2.2Cu合金薄板中的残留相主要是规则圆形的S(Al2CuMg)，尺寸在2-6μm左右;不规则的长条状的含Fe相，尺寸3μm左右;以及细长或长方形的Al3Zr相，而且当Zr含量达到0.16％之后的合金中开始明显出现Al3Zr型弥散相。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金的发展

1．2．1 国外Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金的发展

1．2．2 国内Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金的发展

1．3 铝合金薄板主要应用

1．4 各向异性

1．4．1 平面各向异性

1．4．2 组织织构

1．4．3 各向异性的改善

1．5 实验用各系薄板合金简介

1．6 Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金中的元素及主要组成相

1．7 超高强铝合金薄板的热处理

1．7．1 均匀化处理

1．7．2 固溶处理

1．7．3 时效处理

1．8 选题意义和研究内容

第2章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 实验材料的热处理

2．2．1 固溶处理

2．2．2．时效处理

2．3 研究方法

2．3．1 力学性能测试

2．3．2 金相组织研究

2．3．3 透射电镜组织研究

2．3．4 DSC分析

2．4 实验设备

第3章 几种铝合金薄板各向异性研究

3．1 力学性能结果

3．2 金相组织形貌

3．3 扫描电镜组织分析

3．4 透射电镜组织分析

3．5 本章小结

第4章 热处理制度对7050各向异性影响研究

4．1 7050合金薄板固溶处理过烧温度的确定

4．2 力学性能结果

4．3 金相组织形貌

4．4 扫描电镜组织分析

4．5 透射电镜组织分析

4．6 本章小结

第5章 不同Zr含量对各向异性影响研究

5．1 不同Zr含量Al-6．4Zn-2．35Mg-2．2Cu合金薄板的力学性能

5．2 不同含Zr量Al-6．4Zn-2．35Mg-2．2Cu合金薄板的金相组织

5．3 扫描电镜组织分析

5．4 透射电镜组织分析

5．5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢