【摘要】：目前,2024鋁合金冷軋板在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2024鋁合金屬于Al-Cu-Mg系高強變形鋁合金,具有強度高、密度低、耐熱性能和成形性能優(yōu)良等優(yōu)點。2024鋁合金冷軋板的主要生產(chǎn)工藝流程為:熔鑄→均勻化退火→熱軋→冷軋→固溶處理→時效。2024鋁合金屬于可熱處理強化型鋁合金,固溶處理和時效是2024鋁合金冷軋板主要的熱處理強化工藝,合理的熱處理工藝參數(shù)對合金起強化作用,并可以獲得良好的綜合性能。2024鋁合金冷軋板中合金元素的含量較高,合金中存在較多種類和數(shù)量的粗大第二相粒子,會對合金的性能產(chǎn)生不利影響。冷軋態(tài)的2024鋁合金的綜合性能較差,需要通過固溶時效熱處理工藝進行調(diào)控。因此,研究熱處理工藝參數(shù)對2024鋁合金板材性能的影響規(guī)律,揭示熱處理工藝參數(shù)對合金微觀組織的影響機理,對于提高合金的綜合性能具有重要的意義。本文以0.8mm厚的2024鋁合金冷軋板為研究對象,對熱處理后合金的力學(xué)性能、晶粒結(jié)構(gòu)、第二相粒子、織構(gòu)特征及斷口形貌等方面進行了系統(tǒng)研究,獲得了2024鋁合金板材固溶時效熱處理工藝參數(shù)對合金性能和微觀組織的影響規(guī)律,以提高合金的綜合性能為目標(biāo),對熱處理工藝參數(shù)進行了優(yōu)化,研究結(jié)果為2024鋁合金冷軋板材的熱處理工藝提供了理論指導(dǎo),對生產(chǎn)實際具有重要的指導(dǎo)意義。本文的主要研究工作如下:(1)針對2024鋁合金冷軋板的固溶時效熱處理工藝設(shè)計了四因素五水平的正交試驗,建立了 2024鋁合金板材的固溶時效工藝參數(shù)-合金性能關(guān)系數(shù)據(jù)表,評估了工藝參數(shù)的優(yōu)劣;對合金性能數(shù)據(jù)進行了極差分析,建立了合金性能直觀分析表,研究出不同工藝參數(shù)的最優(yōu)水平及其對合金性能的影響主次順序;繪制了固溶時效參數(shù)-合金性能效應(yīng)曲線圖,研究了不同工藝參數(shù)對合金各性能影響的顯著性;采用綜合平衡法對工藝參數(shù)進行了優(yōu)化,確定了優(yōu)化的固溶時效工藝參數(shù)組合。|(2)采用控制變量法分別研究了固溶和時效工藝參數(shù)對2024鋁合金板材性能的影響規(guī)律,建立了不同固溶制度和時效制度下的熱處理工藝參數(shù)-合金性能關(guān)系表。分析了熱處理工藝參數(shù)對合金性能的影響規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)時效溫度越高,達到峰值時效的時間就越短,合金性能隨著時效時間延長而變化得也越明顯。(3)采用控制變量法分別研究了固溶和時效工藝參數(shù)對2024鋁合金板材晶粒結(jié)構(gòu)、第二相粒子、織構(gòu)以及斷口形貌的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):固溶溫度越高、固溶時間越長時,合金的平均晶粒尺寸就越大,S相和θ相溶解越充分;固溶處理后合金中的織構(gòu)類型主要為R織構(gòu)、S織構(gòu)和Cube織構(gòu);合金在人工時效過程中,隨著時效時間的延長,GPB區(qū)和S相的析出數(shù)量均逐漸增多,達到峰值時效后,GPB區(qū)數(shù)量開始減少,S相數(shù)量還在增加,但已經(jīng)開始粗化,晶界無析出區(qū)(PFZ)開始出現(xiàn),并且寬度逐漸增大;時效后合金斷口表面存在韌窩和撕裂棱,呈現(xiàn)出韌性斷裂的特征,并且時效時間越長,韌窩越少、越淺,斷口表面上準(zhǔn)沿晶斷裂的跡象越明顯。
【圖文】：

大變形為ｌ0ｍｍ）控制，試驗速度設(shè)為恒定值１．５邋ｍｍ／ｍｉｎ。拉伸試樣根據(jù)ＡＳＴＭ逡逑Ｅ８標(biāo)準(zhǔn)，利用電火花線切割機床沿板材軋制方向（Ｌ）加工得到，，標(biāo)距為３２邋ｍｍ、逡逑全長為１００邋ｍｍ，如圖２．２所示。試樣應(yīng)保持光潔無毛刺，利用酒精清洗后即可逡逑進行熱處理實驗。在熱處理及拉伸試驗過程中注意避免劃傷試樣表面，每個工藝逡逑規(guī)范下測試３個試樣，取其平均值。逡逑Yn３０邐？邋：邋；邋１邐３２邐＿邋；逡逑——＞Ｒ１）邐＂＂＂邋Ｉ￣￣￣￣＞邐逡逑？ｎ＞邋ｉ．．．．．邐一邋ｉ邋＾邐逡逑一邐邋１００邋邐一；逡逑圖２．２拉伸試樣形狀及尺寸（單位？？邋ｒｎｍ）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｓｈａｐｅ邋ａｎｄ邋ｓｉｚｅ邋ｏｆ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｕｎｉｔ：邋ｍｍ）逡逑２．３．２硬岕試逡逑硬度是評定金屬材料力學(xué)性能最常用的指標(biāo)之一，其實質(zhì)是材料抵抗另一較逡逑硬材料壓入的能力，硬度測試是評價金屬材料綜合性能的一種非常簡便有效手段。逡逑本文采用維氏硬度測量，測試在ＨＶＳ－１０００Ａ顯微維氏硬度計上進行，試驗力選逡逑擇０．５邋ｋｇ，保荷時間為１０邋ｓ。用于硬度測試的試樣首先在砂紙上經(jīng)粗磨、細磨至逡逑無明顯劃痕，然后在拋光機上利用１．５邋ｐｍ金剛石噴霧拋光劑進行機械拋光至光逡逑亮（無污漬和細微劃痕）

邐１０邐＇，逡逑圖２．３試樣硬度測試區(qū)域示意圖（單位：ｍｍ）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈａｒｄｎｅｓｓ邋ｔｅｓｔ邋ａｒｅａ邋ｆｏｒ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｕｎｉｔ：邋ｍｍ）逡逑２．３．３電導(dǎo)率測試逡逑電導(dǎo)率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)，反映材料的導(dǎo)電能力。逡逑對于熱處理后的鋁合金而言，處于欠時效狀態(tài)和過時效狀態(tài)時，可能具有相同的逡逑強度或硬度值，電導(dǎo)率卻不會相同，因此電導(dǎo)率能間接地反映合金的熱處理狀態(tài)逡逑及其強度、硬度等性能。另外，強度及硬度測試均屬于破壞性檢測方式，對于一逡逑些要求無損檢測的零件，如飛機輪轂、蒙皮等，通過強度或硬度測試來檢測合金逡逑的熱處理質(zhì)量是不可行的，這就需要進行電導(dǎo)率檢測［＆７１］。逡逑因此，本文對熱處理前后的合金試樣也進行了電導(dǎo)率測試，旨在探索２０２４逡逑鋁合金板材熱處理制度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系。所用測量設(shè)備為Ｄ６０Ｋ數(shù)字金屬電逡逑導(dǎo)率測量儀
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG156.94;TG146.21;V261.3

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本文編號：2604159