论文部分内容阅读
A1-Zn-Mg-Cu合金作为高强铝合金，在航空航天领域及地面运载工具方面应用广泛，是极为关键的一类轻质高强结构材料。高强、高韧、耐腐蚀的铝合金作为今后的主要发展方向具有重要的研究价值。形变热处理不但能够得到高强度和高韧性的良好配合，而且还能大大简化零件的生产工艺流程，带来相当可观的经济效益。本论文在研究和优化对提高强度最有利的最终形变热处理工艺时，研究了高温形变热处理工艺对合金组织与性能的影响，两种形变热处理工艺的主要差异在于预时效温变形前合金是否经过高温变形。同时研究了合金铸锭原始组织对材料最终组织及性能的影响，对比研究了主合金元素对合金强度的作用规律以及析出相与亚结构对合金强度的影响程度。研究结果表明：在高温形变热处理工艺中，最佳工艺条件为460℃变形30%，此时合金能保持一定的位错组态。之后的温变形最佳条件为120℃变形30%，此时合金进一步增加了位错组态并能最大程度避免析出相的不均匀性。高温形变处理的合金晶粒被拉长，并呈现回复特征，存在亚晶组织。由于位错促进析出相的形核，故高温形变的预时效时间(8h)与终时效时间(9h)相比最终形变的(分别为12、10h)均有所减短。高温形变处理的合金析出相的分布均匀性低于最终形变处理的，因而其强度有稍许降低，而亚结构的增多使其塑性得到改善。在相同的高温形变与最终形变工艺条件下，采用真空感应熔炼水冷铜模浇铸技术在730℃铸造时，合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr板材的力学性能最佳。三种合金(Al-8.2Zn-2.05Mg(10Zn-2.5Mg,12Zn-3Mg)-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr)在T6状态(120℃时效24h)下析出了均匀弥散的强化相η′，此时析出相强化起主导作用。随着主合金元素Zn、Mg含量的提高，析出强化相的数量逐渐增多，析出相强化效应增大，三种合金的抗拉强度分别为646.2MPa、697.4MPa、732.5MPa，伸长率分别为13.0%、10.6%、7.1%。采用形变热处理工艺比单纯增加主合金元素含量对合金强度的提高更为有利，最终形变热处理状态下合金不仅得到了最大限度的析出相强化效应而且获得了亚晶强化效应，这种强化组织对抗拉强度的提高最为有利。高温形变热处理在进一步增大亚结构强化效应的同时，还影响了析出相的分布均匀性，此组织虽不是最佳的强化组织，但能够保持较好的塑性。亚晶内析出均匀弥散强化相对合金强度提高最为有利，而析出相分布不均匀性则会阻碍强度的提高。合金Al-8.2Zn-2.05Mg-2.2Cu-0.1Mn-0.25Zr经最终形变热处理后获得的最高抗拉强度可达752.3MPa，伸长率为6.7%；经高温形变热处理后获得的综合力学性能更好，抗拉强度为736.5MPa，伸长率为9.0%。