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微量Ce和淬火速率对Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zr合金组织和性能的影响

作　者: 王景
导　师: 尹登峰
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: Al-Cu-Li合金 Ce 各向异性 微合金化 淬火速率 Kahn撕裂韧性
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本论文采用室温力学性能测试、Kahn撕裂韧性测试,金相组织显微观察(OM)、透射电子显微分析(TEM)、扫描电镜分析(SEM)、差热扫描分析(DSC)及能谱分析(EDX)方法研究了微量(0.25wt%)Ce及不同淬火速率(室温水冷淬,100℃水冷淬和空冷)对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金力学性能(拉伸性能、撕裂韧性和各向异性)和显微组织结构的影响及其变化规律,从理论上分析了Ce、淬火速率对合金力学性能和微观组织的影响。试验结果表明：(1)0.25wt%Ce能细化Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金的晶粒,抑制再结晶,同时Ce能改善晶界的情况(抑制合金元素向晶界处扩散,使晶界无析出带(PFZ)的变窄),促进T1相的析出。(2)0.25wt%Ce提高了Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zr合金的力学性能并改变了合金的微观断裂模式,使合金峰时效和过时效状态合金的断裂模式从沿晶断裂为主的模式转为韧窝型穿晶断裂和沿晶断裂的混合模式。(3) Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金在T6热处理状态,轧制方向比长横方向有着更高的塑性和撕裂韧性,而轧制方向的拉伸强度要低于长横向的拉伸强度,而0.25wt%Ce元素的加入,使合金的强度各向异性加大,塑性各向异性降低。(4)淬火速率对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金的强度、塑性和断裂韧性有一定的影响。快速冷却的合金有更高的强度和塑性,空冷的合金强度较室温水冷淬和沸水冷淬合金强度低很多。室温水冷淬的合金塑性随时效时间延长降低较快,而空冷的合金随时效时间延长降低较慢。(5)淬火速率对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金微观组织有着较大的影响,室温水冷淬的合金基体中T1相分布细小均匀,而空冷的合金在基体中不均匀的分布着粗大的T1相。空冷的合金在晶界处存在着粗大的平衡相,和较宽的晶界无析出带,在基体中Al3Zr周围存在着析出相或者无析出带。(6)三种淬火速率的合金在峰时效状态下,有着不同的断裂模式,快速冷却的合金以韧窝形断裂为主,而空冷的合金则主要以沿晶断裂为主。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 文献综述  10-27
  1.1 铝锂合金发展概述  10-13
    1.1.1 铝锂合金的发展历史  10-11
    1.1.2 我国铝锂合金发展的现状  11-12
    1.1.3 铝锂合金的研究重点和发展方向  12-13
  1.2 铝合金的合金化机理  13-17
    1.2.1 主要合金元素  13-14
    1.2.2 微量元素  14-15
    1.2.3 杂质元素  15-16
    1.2.4 铝锂铜合金的析出序列和时效强化相  16-17
  1.3 铝锂合金的热处理工艺  17-18
    1.3.1 淬火(固溶处理)对合金的影响  17-18
    1.3.2 时效对合金的影响  18
  1.4 铝锂合金的断裂韧性  18-25
    1.4.1 格里菲斯微裂纹理论  19-20
    1.4.2 应力场强度因子和平面应变断裂韧性  20-21
    1.4.3 断裂韧性的测试方法  21-22
    1.4.4 影响铝锂合金断裂韧性的因素  22-24
    1.4.5 提高铝锂合金断裂韧性的方法  24-25
  1.5 本论文的研究目的和内容  25-27
    1.5.1 研究目的  25-26
    1.5.2 研究内容  26-27
第二章 实验材料与实验方法  27-32
  2.1 合金的成份与制备  27
    2.1.1 合金的成份  27
    2.1.2 合金的制备  27
  2.2 T6、T8热处理  27-28
  2.3 性能测试  28-29
    2.3.1 室温拉伸力学性能测试  28
    2.3.2 断裂韧性测试  28-29
  2.4 显微组织观察  29-32
    2.4.1 金相组织观察  29-30
    2.4.2 扫描电镜观察(SEM)  30
    2.4.3 透射电子显微观察(TEM)  30-32
第三章 Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金的撕裂韧性和力学各向异性的影响  32-43
  3.1 实验方法  32
  3.2 实验结果与分析  32-39
    3.2.1 金相组织  32-34
    3.2.2 拉伸力学性能  34-35
    3.2.3 Kahn撕裂韧性  35-36
    3.2.4 平面各向异性  36
    3.2.5 扫描电镜分析  36-38
    3.2.6 透射分析TEM  38-39
  3.3 分析与讨论  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 淬火速率对Al-Li-Cu合金的组织和性能的影响  43-52
  4.1 实验方法  43-44
  4.2 实验结果  44-50
    4.2.1 三种淬火速率的合金DSC分析  44-45
    4.2.2 力学性能分析  45-46
    4.2.3 断口形貌分析  46-47
    4.2.4 微观形貌分析  47-50
  4.3 分析与讨论  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 结论  52-53
参考文献  53-60
攻读学位期间主要的研究成果目录  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 铝
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