【摘要】： 2E12鋁合金作為Al-Cu-Mg系高強(qiáng)耐熱鋁合金,在航空領(lǐng)域是飛機(jī)蒙皮的主要結(jié)構(gòu)用材,是在2A12(2024)合金的基礎(chǔ)上,通過(guò)降低Fe、Si等雜質(zhì)元素含量得到的高純度、高性能的新型鋁合金。 本文選擇Zr作為2E12鋁合金的微合金化元素,采用不同連鑄技術(shù)(普通連鑄、電磁連鑄、電磁鑄造)制備了2E12+XZr鋁合金連鑄坯,對(duì)連鑄坯壓力成形(自由鍛、擠壓),再對(duì)成形件進(jìn)行T4(固溶溫度495℃,固溶時(shí)間60min,自然時(shí)效96h)、T6(固溶溫度495℃,固溶時(shí)間60min,人工時(shí)效10h)熱處理,研究了Zr元素、電磁場(chǎng)對(duì)2E12鋁合金顯微組織及力學(xué)性能的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得的不同狀態(tài)的2E12+XZr鋁合金采用金相、掃描電鏡、硬度測(cè)量、拉伸實(shí)驗(yàn)、疲勞裂紋擴(kuò)展等技術(shù)手段測(cè)試分析。 Zr元素的添加可明顯細(xì)化2E12鋁合金電磁連鑄坯顯微組織,并促使鑄態(tài)晶粒等軸化;2E12+XZr鋁合金經(jīng)自由鍛及T4、T6熱處理后,合金熱處理態(tài)的強(qiáng)度隨著Zr元素含量的增加而增加,但延伸率變化不明顯。其作用機(jī)理主要為Al_3Zr造成的細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和形變強(qiáng)化作用;微量Zr對(duì)變形態(tài)合金的自然時(shí)效過(guò)程影響不大,但能夠延緩人工時(shí)效過(guò)程中過(guò)時(shí)效的來(lái)臨;電導(dǎo)率測(cè)試表明Zr降低了T6態(tài)2E12鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕性能;此外,添加0.3%的Zr可以改善T4態(tài)2E12鋁合金的疲勞性能。 對(duì)2E12+0.14Zr合金電磁連鑄坯進(jìn)行擠壓及T4熱處理,研究了固溶時(shí)間對(duì)合金組織性能的影響。結(jié)果表明,隨著固溶時(shí)間的增加,合金中的殘余相逐漸減少,強(qiáng)度逐漸升高;固溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng),雖合金強(qiáng)度繼續(xù)提高,但塑性開(kāi)始下降。固溶時(shí)間為60min時(shí),合金具有最佳的力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度、延伸率分別達(dá)到538MPa、23.3%。 研究了電磁鑄造對(duì)2E12+0.14Zr鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。與普通連鑄相比,電磁鑄造2E12+0.14Zr鋁合金內(nèi)部組織更均勻、細(xì)小,晶粒尺寸從58μm減小到36μm,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別提高9.3%、4.1%和61.2%;經(jīng)自由鍛和熱處理后,電磁鑄造合金T4態(tài)的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、率分別提高4.0%、8.9%和7.7%,同時(shí)疲勞性能也得到了改善;T6態(tài)的抗拉性能改善不明顯,僅有10MPa左右的小幅提高。
【圖文】：

人連理工大學(xué)碩十學(xué)位論文圖1.1所示的電磁工藝樹(shù)更形象地描述了材料的電磁工藝體系卿}。材料學(xué)、電磁學(xué)、流體力學(xué)等是樹(shù)的“根”，形狀控制、金屬流體驅(qū)動(dòng)控制，熱、質(zhì)傳輸，凝固組織控制、高能束輸出等則是這棵樹(shù)的“干”，近年來(lái)，這棵大樹(shù)生長(zhǎng)得“枝繁葉茂”，并且“碩果累累”，包括感應(yīng)加熱、電磁攪拌、冷柑禍懸浮熔煉、電磁泵、電磁閥、電磁霧化、電磁流變鑄造以及電磁復(fù)合鑄造等。 F193.2電磁連續(xù)鑄造技術(shù)圖1.1材料電磁「藝樹(shù) TreeofElectromagnetieteehnologyofmaterial1.3.2.1電磁連續(xù)鑄造技術(shù)的發(fā)展為了提高連鑄坯的表面質(zhì)量，生產(chǎn)出連鑄連軋所需要的無(wú)表面缺陷的高溫連鑄坯，vives囚一32!提出了一種電磁鑄造新工藝，即在結(jié)晶器外設(shè)置電磁感應(yīng)線圈，線圈中通入低頻電磁場(chǎng)，，通過(guò)電磁力的作用減小金屬熔體與結(jié)晶器的接觸線高度，改變鑄錠冷卻過(guò)程的熱流量分布及熔體內(nèi)部的溫度場(chǎng)和流速場(chǎng)，有效地起到了細(xì)化晶粒和改善鑄錠表面質(zhì)量的作用。但低頻電磁場(chǎng)的電磁攪拌強(qiáng)度太大時(shí)會(huì)在熔融金屬液面形成漩渦

2.1電磁連鑄實(shí)驗(yàn)裝置與原理 2.1.1電磁連鑄實(shí)驗(yàn)裝置圖2.1是鋁合金電磁連鑄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置示意圖。主要由電磁成型系統(tǒng)、熔化與澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、拉坯控制系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)及電源組成。流槽2結(jié)晶器3感應(yīng)器4冷卻水5鑄錠6底模7鑄機(jī)圖2.1鋁合金電磁連鑄實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 F19.2.1Sehematicdiagramofsoft一contactelectromagnetieeontinuouscastingequiPmentof aluminumalloys熔化設(shè)備為碳硅棒加熱爐，最大熔鋁量為35kg，功率為35kw，澆注系統(tǒng)由流槽和澆注控制裝置組成�？刂屏鞑鄢隹诘匿X液流量，調(diào)整澆注量，使對(duì)于不同鑄造速度時(shí)的液柱頂面位置穩(wěn)定在固定高度。電源系統(tǒng)選用KGPS一60型中高頻電源，它可將380V工頻交流電經(jīng)過(guò)整流、逆變、濾波和放大，轉(zhuǎn)換成中高頻交流電供實(shí)驗(yàn)使用，輸出頻率分別為I000Hz、25OOHz、50OOHz、10000Hz的交變電流。電源最大供電功率為60kw。本實(shí)驗(yàn)中采用2500Hz交變電流，功率一般為IOkW。圖2.2是電磁成型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。電磁成型系統(tǒng)由中頻淬火變壓器、電磁感應(yīng)器、結(jié)晶器和底模等組成。中頻淬火變壓器可將電源輸出的高電壓低電流轉(zhuǎn)換為低電壓高電流
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2617097