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微量Sc，Zr元素对7085铝合金淬火敏感性影响的研究

作　者: 祁小红
导　师: 邓运来
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 7085铝合金微量元素淬火敏感性均匀化
分类号: TG166.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为了满足由航空航天领域快速发展而对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金更高性能的要求,近年来,人们大量研究了微合金化对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金力学性能的影响及机理。微量元素通过与基体反应生成尺寸细小且弥散分布在基体中的第二相粒子,通过细晶强化、弥散强化、亚结构强化等强化机制使合金的力学性能得到显著的提高。本文通过在新一代高强高韧低淬火敏感性 7085铝合金中添加微量Sc、Zr元素,研究并对比Zr、Sc元素对7085铝合金力学性能及淬火敏感性的影响。得到了如下研究结论：(1)在7085合金中单独和复合添加Zr、Sc元素,微量元素与α(Al)基体反应分别生成与基体共格的Al3Zr、Al3Sc、Al3(Sc, Zr)粒子。这些粒子尺寸细小,弥散分布在合计基体中,相较于未含微量元素的合金,分别使合金铸态晶粒尺寸减小37.6%,41.6%,49.2%,抑制变形合金发生再结晶的能力依次提高。(2)揭示了Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响机理。在7085铝合金中添加Sc元素,能有效抑制变形合金发生再结晶,稳定亚结构组织。淬火过程中,这些保留下来的(亚)晶界、亚结构和Al3(Sc,Zr)粒子为粗大的η(MgZn2)相提供形核场所,提高了合金的淬火敏感性。(3)研究了均匀化制度对含Sc7085铝合金淬火敏感性的影响。均匀化过程中升温速率越大,Al3(Sc, Zr)粒子在基体中的数量越少,分布越不均匀,合金再结晶组织比例增大,亚结构组织减少,提高了合金抗剥落腐蚀性能,降低了合金的淬火敏感性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
1 文献综述  9-27
  1.1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的发展及应用概况  9-13
  1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理工艺  13-20
    1.2.1 铸锭均匀化  14-15
    1.2.2 热变形  15
    1.2.3 固溶处理  15-16
    1.2.4 淬火  16-18
    1.2.5 时效  18-20
    1.2.6 形变热处理  20
  1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的时效析出相  20
  1.4 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中的弥散相  20-22
    1.4.1 Al_(13)Cr_2、Al_7Cr、Al_6Mn弥散相  20-21
    1.4.2 Al_3Zr弥散粒子  21
    1.4.3 Al_3Sc粒子  21
    1.4.4 Al_3(Sc,Zr)粒子  21
    1.4.5 RECr_2Al_(20)弥散相  21-22
  1.5 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中的微量元素  22-26
    1.5.1 钪(Sc)元素  22-23
    1.5.2 锆(Zr)元素  23-25
    1.5.3 其他微量元素  25-26
  1.6 本论文研究的目的、内容及意义  26-27
2 实验过程与方法  27-32
  2.1 实验合金及工艺路线  27
  2.2 实验合金的制备  27-28
  2.3 实验合金的热变形  28
    2.3.1 合金的轧制  28
    2.3.2 合金的挤压  28
  2.4 实验合金的热处理  28-29
    2.4.1 均匀化及固溶  28
    2.4.2 末端淬火  28-29
    2.4.3 时效  29
  2.5 实验合金的测试分析  29-32
    2.5.1 金相组织(OM)分析  29
    2.5.2 扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察  29-30
    2.5.3 差示扫描量热(DSC)分析  30
    2.5.4 硬度(HV)测试  30
    2.5.5 电导率测试  30
    2.5.6 常温拉伸性能测试  30
    2.5.7 腐蚀性能(剥落腐蚀)测试  30-32
3 微量Sc、Zr对7085铝合金性能的影响  32-44
  3.1 实验材料及方法  32-33
  3.2 实验结果  33-41
    3.2.1 铸态组织微观结构  33-35
    3.2.2 均匀化态组织微观结构  35-38
    3.2.3 合金固溶时效后的力学性能  38-41
  3.3 分析与讨论  41-43
  3.4 本章小结  43-44
4 微量Sc对7085铝合金淬火敏感性的影响  44-52
  4.1 实验材料与方法  44-45
  4.2 实验结果  45-50
    4.2.1 淬透性曲线  45-46
    4.2.2 DSC降温曲线  46-47
    4.2.3 均匀化态微结构  47
    4.2.4 时效态微结构  47-50
  4.3 分析与讨论  50-51
  4.4 本章小结  51-52
5 均匀化制度对含Sc7085铝合金淬火敏感性的影响  52-63
  5.1 实验材料与方法  52-53
  5.2 实验结果  53-61
    5.2.1 均匀化态显微组织  53-54
    5.2.2 合金时效后的力学性能  54-57
    5.2.3 剥落腐蚀实验  57-61
  5.3 分析与讨论  61-62
  5.4 实验结论  62-63
6 结论  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间主要的研究成果  70-71
致谢  71

微量Sc，Zr元素对7085铝合金淬火敏感性影响的研究

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