论文部分内容阅读
高强耐热7000系铝合金在航空航天、军工、汽车、船舶等行业具有重大的应用背景。本文研究了Ti合金化、热/冷挤压、Zn/Mg比、多级强化固溶对Mg含量2.1wt%左右的高强7000系铝合金组织性能的影响。本文开展的主要研究内容和取得的结论如下:(1)研究了Ti含量(0、0.38、0.85wt%)、热/冷挤压对经固溶(450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h,水淬)、时效(121 ~oC×24h)强化后的Al-9.5Zn-2.1Mg-1.0Cu-0.2Zr-xTi铝合金挤压材组织与性能的影响,研究表明:随着Ti含量增加,合金晶粒尺寸减小,位错强化提高,抗拉强度、断后伸长率提高,抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能、250℃抗压强度都有所提高。其中,成分为Al-9.1Zn-1.95Mg-1.14Cu-0.2Zr-0.85Ti的铝合金综合性能最好,抗拉强度达到724.6MPa,断后伸长率达到13%,最大晶间腐蚀深度为116.45μm,剥落腐蚀评级为EA,250 ~oC抗压强度为211.5MPa,比含Ti量为0的铝合金抗压强度提高了98.2MPa;与热挤压合金相比,冷挤压的晶粒显著细化、等轴晶多,位错强度提高,抗拉强度、断后伸长率提高,抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能以及合金耐热性无明显变化。Al-9.5Zn-2.0Mg-1.15Cu-0.19Zr-0.38Ti铝合金的冷挤压材比其热挤压材的抗拉强度增加35.3MPa,达735.4MPa,断后伸长率增加1.3%,达12.3%。(2)研究了Zn/Mg比(4.75、3.86)、(4.66、5.12)对经过固溶(450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h,水淬)、时效(121 ~oC×24h)强化后的Al-xZn-2.1Mg-1.0Cu-0.2Zr-0.5Ti和Al-xZn-2.1Mg-1.0Cu-0.2Zr-1Ti铝合金冷挤压材组织与性能的影响,研究表明:随着Zn/Mg比提高,晶粒细化,位错强化提高,抗拉强度、断后伸长率提高,抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀能力提高。其中,Al-9.5Zn-2.0Mg-1.14Cu-0.19Zr-0.38Ti和Al-10.5Zn-2.05Mg-1.02Cu-0.2Zr-0.923Ti的综合性能最好,抗拉强度达到735.4MPa、690.4MPa,断后伸长率为12.3%、9.6%,最大晶间腐蚀深度为132.36μm、103.36μm,剥落腐蚀评级为EA-、EA;(3)研究了多级固溶(450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h,水淬;450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h+480℃×2h,水淬;450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h+480℃×2h+490℃×2h,水淬)对Al-10.5Zn-2.05Mg-1.02Cu-0.2Zr-0.923Ti铝合金冷挤压材组织与性能的影响,研究表明:随着固溶级数增多,晶粒尺寸先减小后增大,抗拉强度、断后伸长率先增加后减少,抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能先提高后降低。采用固溶制度(450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h+480℃×2h,水淬)时,铝合金性能最好,抗拉强度为711.159MPa、断后伸长率为13%,最大晶间腐蚀深度为88.72μm,剥落腐蚀评级为EA+。综上所述,本文的研究发现,Ti元素合金化可以提高7000系铝合金的强度、塑性、耐蚀性和耐热性,冷挤压代替热挤压可以提高合金强度、塑性,并保持原有的耐蚀性和耐热性;Zn/Mg比提高可以令Mg含量2.1wt%左右的7000系铝合金强度、塑性和耐蚀性提升;适合的多级固溶工艺细化合金晶粒,提高强度、塑性和耐蚀性。