Al-8.0Zn-2.1Mg-2.3Cu合金铸锭均匀化及板材料时效处理和残余应力测定研究

摘要

本文主要通过力学性能、电导率和延伸率的测定以及金相显微镜、扫描电镜和透射电镜组织观察以及微区能谱分析等手段，对Al-8.0Zn-2.1Mg-2.3Cu超高强度铝合金（及下文中所述7055铝合金）半连续铸造圆锭均匀化处理、热轧板的固溶处理以及25mm厚淬火预拉伸板以及60mm厚淬火预拉伸板进行了研究，为开发出针对Al-8.0Zn-2.1Mg-2.3Cu超高强度铝合金最佳热处理工艺制度和残余应力测定奠定基础。
　　实验结果如下:
　　(1)7055铝合金Φ200mm半连续铸造圆锭组织中存在大量片层状的η相(MgZn2)，其熔点为478℃。
　　(2)Φ200mm半连续铸造圆锭经过470℃均匀化处理保温24h后，η相(MgZn2)会溶于基体，含量大幅度降低，但并未完全溶解。
　　(3)25mm厚热轧板合金中主要含有熔点为478℃的白亮块状的η相和深色条状Al7Cu2Fe相，470℃固溶处理2h时白亮块状的MgZn2相可基本溶解，Al7Cu2Fe相没有明显变化。
　　(4)在470℃固溶处理7055铝合金25mm厚板材晶粒不易随固溶时间的增加而长大，合适的固溶处理制度应为470℃×(30min～60min)。
　　(5)固溶前预处理对固溶处理热板材晶粒尺寸和强度的大小作用不明显，但可以使弥散相更细小。在430℃×2h预处理时合金板材电导率是最高的、在430℃×6h预处理时合金板材延伸率是最好的，并且此时强度也没有降低。
　　(6)25mm厚板材纵向残留的淬火应力比横向大，淬火后预拉伸能将纵向淬火应力消除86％，随后再经120℃×7h+165℃×13h双级时效后，可将纵向淬火应力消除90％。热轧板经实验室淬火后（未预拉伸消除淬火应力），仅靠120℃×7h+165℃×13h双级时效，只能将纵向淬火应力消除32％。
　　(7)7055铝合金厚板的淬火残余应力在其厚度方向上的分布是不均匀的，在板材厚度方向合适的位置切削加工时，板材不发生变形。
　　(8)对于7055合金25mm及60mm厚板淬火预拉伸板，在板材表面下3.5mm左右板材的淬火残余压应力最大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 国内外Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的发展概况与应用

1．1．1 国外Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的发展

1．1．2 国内Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的发展

1．2 超高强度铝合金的热处理

1．2．1 均匀化处理

1．2．2 超高强度铝合金的固溶处理

1．2．3 高强铝合金的时效处理

1．3 Al-8．0Zn-2．1Mg-2．3Cu铝合金现状

1．4 残余应力的研究的发展

1．4．1 铝合金预拉伸板内部残余应力的产生

1．4．2 现有的铝合金厚板部残余应力的测试方法

1．5 本文的研究目的

第2章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 热处理与残余应力

2．2．1 Φ200mm半连续铸造圆锭均匀化处理

2．2．2 25mm厚板材的热处理

2．2．3 残余应力

2．3 样品的制备与实验方法

2．3．1 金相、扫描样品的制备及实验方法

2．3．2 透射样品的制备及实验方法

2．3．3 DSC及电导率样品的制备及实验方法

2．3．4 拉伸试样的制备及实验方法

2．3．5 残余应力试样的制备及实验方法

第3章 铸锭均匀化处理的研究

3．1 Φ200mm半连续铸造圆锭铸态组织

3．2 Φ200mm半连续铸造圆锭均匀化处理研究

3．3 小结

第4章 板材固溶处理及固溶前预处理的研究

4．1 25mm厚热轧板的组织

4．1．1 25mm厚热轧板的DSC分析

4．1．2 25mm厚热轧板组织及相分析

4．2 25mm厚热轧板固溶处理

4．2．1 25mm厚热轧板固溶处理后组织DSC分析

4．2．2 25mm厚热轧板固溶处理后组织及相分析

4．3 25mm厚板材固溶处理前预处理的研究

4．3．1 板材470℃固溶处理前预处理对组织的影响

4．3．2 板材470℃固溶处理与固溶前预处理对其性能的影响

4．4 小结

第5章 7055合金厚板残余应力的研究

5．1 7055超高强铝合金7种状态条状样品切口后的实物比较

5．2 用逐层切削剥层法测7055超高强铝合金研究残余应力分布

5．3 小结

第6章 结论

参考文献

致谢