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形变热处理对2124铝合金蠕变时效的影响

作　者: 周亮
导　师: 邓运来
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 蠕变时效 预处理 晶粒细化 微结构 力学性能
分类号: TG166.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


蠕变时效成形技术主要用于大型飞机整体壁板的成形,是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。蠕变时效成形是蠕变和时效相互影响的过程,预变形、预时效、晶粒大小、合金成分等都会对蠕变时效成形的回弹和最终性能产生影响。本文将不同热处理制度获得的三种状态2124合金(固溶态、FTMT预处理态(预变形+预时效)、ITMT细化晶粒态)进行蠕变时效实验,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段,研究了预处理对2124合金蠕变时效的影响,得到以下结论：(1)揭示了两种不同预处理对2124合金蠕变时效行为的影响。ITMT预处理细化了2124合金的晶粒组织,晶界的增殖使得该预处理合金在蠕变时效过程中蠕变变形增大。FTMT预处理增加了合金内部的位错,可动位错增加,蠕变机制由位错攀移机制向粘滞性滑移机制转变,蠕变初始阶段变形量减少,但稳态蠕变速率增大。(2)获得了2124合金蠕变时效统一本构关系方程,通过两种不同的本构关系对三种不同初始态合金进行了拟合。(3)揭示了2124合金在蠕变时效过程中的微观结构与力学性能。2124合金在蠕变时效过程中θ’相存在应力位向效应,主要析出强化相S’相择优析出不明显,但沿应力轴方向析出相有粗化现象。蠕变时效相对于人工时效第二相析出细小、致密,PFZ变窄。PFZ变窄能导致合金塑性和韧性的各向异性指数增大。(4)揭示了ITMT预处理对2124合金蠕变时效微观组织和性能的影响。固溶态和ITMT处理态合金都存在着难溶的粗大富Fe(Si)杂质相,粗大杂质相在蠕变时效过程中遭蠕变应力的作用发生破碎,蠕变应力越大破碎的越严重。通过ITMT预处理可以得到细小的晶粒组织。晶粒细化处理合金不仅具有较好的强度和塑性,而且在经过蠕变时效后仍保持较好的力学性能。(5)揭示了FTMT预处理对2124合金蠕变时效微观组织和性能的影响。采用12h自然时效+8%预变形的预处理工艺能够获得2124合金蠕变时效后比较好的综合力学性能。FTMT预处理能消除θ’的应力位向效应,使第二相析出致密细小,提高合金强度,略微降低塑性和韧性,减少塑性和韧性各向异性指数。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 文献综述  9-24
  1.1 蠕变时效成形概述  9-12
    1.1.1 整体壁板概述  9-11
    1.1.2 蠕变时效成形概述  11-12
  1.2 蠕变时效成形工艺特点  12-15
    1.2.1 蠕变时效成形基本原理  12-14
    1.2.2 蠕变时效成形中材料性能及微观组织控制  14
    1.2.3 蠕变时效成形研究关键技术  14-15
  1.3 蠕变时效成形国内外研究动态  15-20
    1.3.1 蠕变时效成形回弹和有限元模拟研究  15-16
    1.3.2 蠕变时效成形材料性能及微观结构研究  16-19
    1.3.3 蠕变时效成形国内研究现状  19-20
  1.4 铝合金形变热处理概述  20-22
    1.4.1 中间形变热处理(ITMT)  21-22
    1.4.2 最终形变热处理(FTMT)  22
  1.5 本论文研究的内容及意义  22-24
第二章 实验材料与实验方法  24-29
  2.1 实验材料  24
  2.2 实验流程  24
  2.3 形变热处理  24-25
  2.4 实验方法  25-29
    2.4.1 轧制  25
    2.4.2 固溶及时效  25-26
    2.4.3 蠕变时效实验  26-27
    2.4.4 金相组织分析  27
    2.4.5 扫描电子显微镜观察  27
    2.4.6 透射电子显微镜观察  27
    2.4.7 电导率的测试  27
    2.4.8 硬度测试  27-28
    2.4.9 室温拉伸力学性能测试  28
    2.4.10 断裂韧性性能测试  28-29
第三章 预处理对2124合金蠕变时效行为的影响  29-42
  3.1 TIMT预处理对2124合金蠕变时效行为的影响  29-30
  3.2 FTMT预处理对2124合金蠕变时效行为的影响  30-35
    3.2.1 不同预变形量处理合金的蠕变时效曲线  30-31
    3.2.2 不同应力下FTMT预处理合金的蠕变时效曲线  31-32
    3.2.3 FTMT预处理对2124合金的蠕变时效行为影响分析  32-35
  3.3 蠕变时效曲线本构关系  35-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章 ITMT处理对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响  42-53
  4.1 金相组织  42-43
  4.2 ITMT细化处理合金的时效曲线  43
  4.3 室温停留时间对2124合金蠕变时效的影响  43-44
  4.4 蠕变时效后SEM观察  44-46
  4.5 蠕变时效后合金TEM观察  46-47
  4.6 细化晶粒对蠕变时效后合金硬度的影响  47-48
  4.7 细化晶粒对蠕变时效后合金力学性能的影响  48
  4.8 分析与讨论  48-51
    4.8.1 2124合金蠕变时效第二相析出规律  48-51
    4.8.2 晶粒大小对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响  51
  4.9 本章小结  51-53
第五章 FTMT处理对2124合金蠕变时效微结构与性能的影响  53-73
  5.1 不同预时效温度的FTMT预处理  53-54
  5.2 不同变形量大小的FTMT预处理  54-57
  5.3 FTMT预处理合金蠕变时效的微观组织与性能  57-64
    5.3.1 时效曲线  57
    5.3.2 蠕变时效后光学金相组织  57-58
    5.3.3 蠕变时效后SEM观察  58-59
    5.3.4 蠕变时效后TEM观察  59-61
    5.3.5 预处理对电导率的影响  61-62
    5.3.6 预处理对硬度的影响  62
    5.3.7 预处理对室温力学性能的影响  62-64
  5.4 性能各向异性  64-70
    5.4.1 力学性能各向异性  65-66
    5.4.2 断裂韧性  66-70
  5.5 分析与讨论  70-71
  5.6 本章小结  71-73
第六章 结论  73-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
攻读学位期间主要的研究成果  81

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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 > 热处理 > 有色金属及其合金的热处理 > 铝及其合金的热处理
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