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Al-Zn-Mg-Cu合金具有综合性能优异的特点,在航空航天和武器装备等领域应用广泛,而以该铝合金作为基体的Si Cw增强铝基复合材料通常也具有良好的综合性能。本文自主设计了5种铝合金成分,并以自行制备的铝合金为基体,通过挤压铸造的方式制备了Si Cw增强铝基复合材料,对其制备加工技术、铝合金及铝基复合材料的组织与性能进行了研究。主要研究内容及相应结果如下:(1)研究了合金成分(Zn/Mg比和Ti含量)以及三种时效制度(T6、T6I4和RRA)对Al-3.5Mg-x Zn-1.22Cu-0.2Zr-y Ti铝合金的组织与性能的影响。研究表明:在经过450℃×2 h+460℃×2 h+470℃×2 h+475℃×2 h固溶处理后,当合金的Zn/Mg比从3.55增至3.85时,合金的晶粒逐渐增大,未溶相增多,位错强度逐渐降低,抗晶间腐蚀性能逐渐降低;合金在三种时效下的硬度和电导率总体先降低后提高,室温抗压强度总体也先降低后提高,并且在Zn/Mg比为3.85时,其硬度和抗压强度达到最大值。而当Zn/Mg一定时,随着Ti元素含量的增加(0-0.88wt.%),合金的再结晶程度升高,未溶相增多,位错密度和位错强化逐渐减小,抗晶间腐蚀性能逐渐降低;合金在三种时效下的硬度和电导率总体逐渐降低,抗压强度总体也逐渐降低。当时效制度由单级T6变为断续T6I4再到三级RRA,对于含Ti元素的合金,其硬度和抗压强度均先增大后减小,T6I4时效下具有最大值,最大抗压强度为738.42 MPa;而对于不含Ti元素的三种合金,其硬度和抗压强度均先减小后增大,T6时效下达到最大值,最大抗压强度为815.23 MPa。(2)研究了挤压铸造制备Si Cw增强的铝基复合材料工艺(主要包括预制件制备、烧结与挤压铸造工艺)。研究结果表明:在制备预制件溶液时采用磷酸铝和硅酸钠混合胶体,能同时保证预制件的低温和高温粘结性。采用多级烧结工艺(100℃×2h+200℃×2h+300℃×2h+400℃×2h+500℃×2h+600℃×2h+700℃×2h+800℃×2h),可以使预制件在烧结过程中逐步升温,以防止预制件开裂。在挤压铸造过程中,模具的预热温度不能低于300℃,避免温度过低导致铝液快速凝固,造成挤压铸造时预制件出现夹生现象。挤压铸造的挤压压力应为100-150MPa,保压时间为2-5min,以在保证复合材料性能的同时能使模具顺利脱模。(3)研究了铝基复合材料的微观组织以及不同时效制度T6-1(121℃×5h)、T6-2(121℃×2.5h)、T6I4-1(121℃×2h(水冷)+65℃×48h)和T6I4(121℃×4h(水冷)+65℃×48h)对铝基复合材料性能的影响。研究表明:在经过450℃×2h+460℃×2 h+470℃×2 h+475℃×2 h固溶处理后,对于挤压铸造制备的铝基复合材料,与其基体相比,复材的晶粒尺寸更小,组织更致密,位错强度更大;经时效处理后铝基复材的硬度也高于基体合金的,电导率则低于基体合金的。当时效由T6-2变为T6-1时,复合材料的电导率降低,硬度增大,室温抗压强度提高,由583.68MPa提高到728.77MPa。当时效T6I4-1变为T6I4时,复合材料的电导率增大,硬度降低,室温抗压强度降低,由816.15 MPa降低到631.80 MPa。总体比较四种时效制度,发现在T6I4-1时效下铝基复合材料的力学性能最佳,硬度为319.5HV,室温抗压强度为816.15 MPa。综上所诉,本文发现对于Al-3.5Mg-x Zn-1.22Cu-0.2Zr-y Ti铝合金,当Zn/Mg比在3.55~3.85之间变化,且Zn/Mg比为3.85时,室温抗压强度高达815.23 MPa,并创新地通过挤压铸造方式成功制备了以7000铝合金为基体的Si Cw增强铝基复合材料,其组织与性能明显优于其基体合金。