基于ECAP变形的Al-Zn-Mg-Cu合金多元合金相及抗应力腐蚀研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rongweihua
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Al-Zn-Mg-Cu合金作为新一代的优质结构铝合金材料,具有高强度、高韧性、良好的扩散性、密度小以及具有巨大的减重潜能,因此在兵工器械、航空航天、核工业、舰艇及桥梁等领域都有着极其广泛的应用。被认为是最有可能代替钢、铁的有色金属材料。本文采用一种新型的Al-Zn-Mg-Cu合金(7A60),在不同的工艺参数下(变形温度、变形道次)对Al-Zn-Mg-Cu合金进行等径角挤压(ECAP)实验。采用多种分析测试方法(OM、SEM、TEM、XRD)和相关的理论计算,对不同变形条件下Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织演变以及力学性能机制进行研究。结果表明:等径角挤压变形对晶粒细化效果明显,从初始态的9.86μm细化到4道次1μm左右,位错密度显著增加,合金的各向异性减弱,组织均匀性增强。Al-Zn-Mg-Cu合金中最主要的多元合金相为?(MgZn2)相,随着变形道次的增加组织内较为细小的析出相粗化,从初始态的53nm粗化到4道次的410nm。随着变形量的增加,第二相回溶到铝基体内部形成过饱和固溶体,基体内部空位浓度增大,1道次等径角挤压变形后组织内的空位浓度达到合金熔点时的浓度,同时基体内部产生了很多位错等缺陷。第二相溶质原子易于与空位结合形成空位-溶质原子复合体,在基体内部扩散,并在晶界和位错处偏聚,形成较为粗大的第二相。此外对变形试样开展室温下力学性能测试,研究等径角挤压变形工艺参数对Al-Zn-Mg-Cu合金抗拉强度以及延伸率的影响规律,同时采用扫描电子显微镜(SEM)对断口进行扫描,以研究其断裂机理。结果表明:等径角挤压变形后合金的力学性能大幅度提高,初始态强度为280MPa,等径角挤压变形后最高抗拉强度达到395MPa,增长幅度达到41%。初始态合金的延伸率为0.24,等径角挤压变形后最高延伸率为0.28,增长幅度达到16.6%。采用Hall-Petch公式等对合金强化进行定量计算,计算结果表明:细晶强化和位错强化随着变形道次的增加而增大,但在整个强化作用中所占比例不大,弥散强化对于合金的强化起到主导作用。对等径角挤压变形后经过T6处理的试样进行抗应力腐蚀性能测试,通过开路电位、极化曲线以及阻抗图谱等分析不同变形参数(变形温度、变形道次)对合金抗应力腐蚀性能的影响。分析表明随着变形道次的增加,合金的抗应力腐蚀性能提高;随着变形温度的降低,合金的抗应力腐蚀性能降低。
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