液态模锻7055铝合金的组织与力学性能研究

摘要

7XXX系铝合金中的7055铝合金具有密度小、韧性好、比强度高、加工成本低和容易成型等优良性能，已广泛用于航空、航天、交通及其他方面的结构件中。随着科技的进步和时代的快速发展，工业上对7055铝合金材料的综合性能提出了更高的要求。国内外许多学者和专家对7055铝合金的制备工艺、时效、均匀化、合金化等方面进行了深入研究，进展显著。目前通过液态模锻技术来制备7055合金及分析其组织和常规力学性能的研究，尚属国内空白。本文研究成果如下:
　　(1)对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态试样的各特征位置组织性能的研究表明:热处理前同一液锻件低压时底部先凝固，所以底部晶粒最小，随压力增大顶部受压使晶粒压碎，致使试样顶部晶粒尺寸比底部变小。热处理后，各特征位置的微观组织均得到改善，从而提高了力学性能，特别是心部元素固溶到基体较充分，力学性能提高显著。
　　(2)对不同压力对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态试样组织性能的研究表明:对于液锻后试样的同一位置随压力增大晶粒尺寸先减小再增大，然后呈减小趋势。热处理后的试样显微组织晶粒均增大，但析出的第二相起到了强化作用，固溶效果明显，对于显微组织晶粒尺寸，热处理状态下比液态模锻状态下均有所增大;随着压力的不断提高，晶粒尺寸开始时减小然后逐渐增大;随着压力的进一步增大，晶粒的尺寸呈现减小趋势。
　　(3)对液态模锻7055铝合金液锻态试样表面粗糙度的检测分析研究表明:在上表面，由于低压时压头过冷度大加快上表面凝固速度，表面粗糙度随压力增大而下降，随着压力增大，压力使处于较高温度的上表面发生锻压变形，使表面粗糙度降低。在下表面，表面粗糙度随压力增大而持续下降，然后趋于稳定。在侧面，表面粗糙度随压力增大而基本稳定;在端面，表面粗糙度浮动较大。
　　(4)对不同压力对液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态常规力学性能的影响规律研究表明:热处理后的力学性能均比液锻态的性能有明显增加，其中硬度、拉伸强度、弯曲强度在各压力条件下提高的幅度比例基本一致，而冲击韧性波动较大，压力75MPa时提升最大。热处理前试样拉伸强度、弯曲强度、硬度达最高时的压力分别为125MPa、125MPa和75MPa，热处理后试样拉伸强度、弯曲强度、硬度最高时对应的压力分别为100MPa、125MPa和100MPa。热处理后的材料断裂韧性低压时随压力增大而提高，在50MPa压力以上时保持平稳。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 国内外研究现状

1．1．1 7055铝合金及T77等热处理工艺的国外研究现状

1．1．2 7055铝合金的国内研究现状

1．2 液态模锻技术

1．2．1 液态模锻原理

1．2．2 液态模锻关键参数

1．2．3 液态模锻工艺特点

1．3 选题意义

1．4 研究内容

1．5 本章小结

2 实验工艺与方法

2．1 实验依据

2．2 液态模锻7055铝合金试验工艺流程

2．3 液态模锻7055铝合金的制备工艺参数

2．3．1 液态模锻关键参数的选取

2．3．2 液态模锻7055铝合金热处理设计

2．3．3 实验材料和关键设备

2．4 液态模锻7055铝合金液锻态和热处理态实验坯件的制备

2．4．1 试验前准备

2．4．2 7055铝合金熔化

2．4．3 7055铝合金熔液精炼

2．4．4 7055铝合金熔液细化

2．4．5 7055铝合金熔液浇铸和液态模锻坯件成形

2．4．6 液态模锻7055铝合金坯件实际热处理

2．5 液态模锻7055铝合金试验取样计划

2．6 液态模锻7055铝合金组织和力学性能试验

2．6．1 表面粗糙度检测

2．6．2 金相制备和观察

2．6．3 常温拉伸试验

2．6．4 夏比冲击试验

2．6．5 断裂韧性试验

2．6．6 三点弯曲试验

2．6．7 布氏硬度检测

2．7 本章小结

3 压力对液态模锻7055铝合金微观组织的影响分析

3．1 压力对液态模锻7055铝合金液锻态微观组织的影响分析

3．2 压力对液态模锻7055铝合金热处理态微观组织的影响分析

3．3 本章小结

4 压力对7055铝合金表面质量和力学性能的影响分析

4．1 压力对液态模锻7055铝合金表面粗糙度的影响分析

4．2 压力对液态模锻7055铝合金力学性能的影响分析

4．2．1 常温拉伸试验结果分析

4．2．2 夏比冲击试验结果分析

4．2．3 断裂韧性试验结果分析

4．2．4 三点弯曲试验结果分析

4．2．5 布氏硬度试验结果分析

4．3 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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