本文關鍵詞： 7050鋁合金 晶粒細化 抗Zr 中毒 中間合金 力學性能　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：7050鋁合金因具有高強、高韌、低密度、抗疲勞等特性被廣泛應用于汽車、建材、航空航天等領域。7050鋁合金為熱處理強化變形鋁合金,晶粒細化一方面可提高該合金塑性有助于變形,另一方面可進一步增強合金強度。Zr元素在7050鋁合金中扮演著不可或缺的角色,比如抑制回復再結晶、時效析出強化等。中間合金細化7050鋁合金研究較多,但是均沒有很好的解決細化"中毒"問題,大大限制了該合金的應用發(fā)展�；诖�,本課題制備了一種Al-Ti-B-C中間合金,用于7050鋁合金的細化,分析了 Al-Ti-B-C抗Zr"中毒"機理并優(yōu)化中間合金成分,制備一種細化效果良好的抗Zr "中毒"的中間合金。最后,開發(fā)了一種適用于7050鋁合金的細化新工藝。本文的主要研究內容如下:(1)Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金對7050鋁合金的細化行為Al-5Ti-1B、Al-4Ti-1C、Al-5Ti-0.8B-0.2C 中間合金均可細化 7050 鋁合金,但當Zr元素存在時,Al-5Ti-1B、Al-4Ti-1C中間合金中部分粒子與Zr發(fā)生反應,引起細化"中毒"從而減弱細化效果;相比之下,Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金含有摻雜型的TiB2、TiC粒子,表現出良好的抗Zr "中毒"能力,當添加0.2%(質量分數/%,下同)時,7050鋁合金平均晶粒尺寸由20μm細化至(60±5)μm,細化后合金的室溫極限拉伸強度由405MPa提高到515MPa,提高了 27.2%,伸長率由2.1%提高到4.1%。(2)Al-Ti-B-C中間合金成分優(yōu)化及其對7050鋁合金細化的影響基于上述研究,Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金具有一定的抗Zr "中毒"能力,但仍需進一步優(yōu)化該中間合金成分提高其細化效果和抗衰退性,為此制備了Al-3Ti-0.8B-0.2C、Al-5Ti-0.3C-0.2B、Al-5Ti-0.3B-0.2C 三種中間合金。試驗結果表明:保溫5min時,四種中間合金對7050鋁合金細化效果較好、抗Zr "中毒"能力較強;延長保溫時間至60min,Al-5Ti-0.3B-0.2C中間合金細化效果和抗Zr"中毒"能力最優(yōu),Al-5Ti-0.3B-0.2C中間合金可應用于7050鋁合金的細化試驗。(3)Al-5Ti-0.3B-0.2C中間合金添加量對7050鋁合金微觀組織和力學性能的影響基于上述研究,本部分系統(tǒng)研究了 Al-5Ti-0.3B-0.2C中間合金添加量(0,0.2%,0.5%,1%)對7050鋁合金微觀組織和力學性能的影響,添加量為0.5%時,合金鑄態(tài)晶粒尺寸最小并達到晶粒細化極限。未細化和經1%A1-5Ti-0.3B-0.2C中間合金細化的7050鋁合金擠壓桿(固溶態(tài))發(fā)生完全回復再結晶,添加量為0.2%和0.5%時,合金擠壓桿部分發(fā)生再結晶但基本保留了擠壓形成的纖維狀織構,Ti元素過高會影響Zr元素抑制回復再結晶的作用。經0.5%Al-5Ti-0.3B-0.2C中間合金細化的7050鋁合金擠壓桿力學性能最高,極限拉伸強度為697MPa,比未細化的合金提高了 7.2%;伸長率為16.4%,提升了 57.5%。
[Abstract]:Because of its high strength, high toughness, low density and fatigue resistance, 7050 aluminum alloy has been widely used in automobile, building materials, aerospace and other fields. Grain refinement can improve the plasticity of the alloy to help deformation, on the other hand can further enhance the strength of the alloy. Zr plays an indispensable role in 7050 aluminum alloy, such as inhibition of recovery recrystallization. Aging precipitation strengthening and so on. There are many researches on refining 7050 aluminum alloy, but none of them has solved the problem of refining "poisoning", which greatly limits the application development of the alloy. In this paper, a Al-Ti-B-C master alloy was prepared for refining 7050 aluminum alloy. The mechanism of Al-Ti-B-C resistance to Zr poisoning was analyzed and the composition of master alloy was optimized. Preparation of a fine refining effect of Zr "poisoning" master alloy. Finally. A new refining process for 7050 aluminum alloy has been developed. The main contents of this paper are as follows: 1). Refinement behavior of Al-5Ti-0.8B-0.2C master alloy on 7050 aluminum alloy Al-5Ti-1B. Al-4Ti-1CU Al-5Ti-0.8B-0.2C master alloy can refine 7050 aluminum alloy, but when Zr element exists, Al-5Ti-1B alloy can be refined. Some of the particles in Al-4Ti-1C master alloy react with Zr, which results in the refinement "poisoning" and thus weakens the refining effect. In contrast, Al-5Ti-0.8B-0.2C master alloy contains doped TiB2TiC particles, showing good resistance to Zr "poisoning". The average grain size of the alloy was refined from 20 渭 m to 60 鹵5 渭 m. The room temperature ultimate tensile strength of the refined alloy was increased from 405 MPA to 515 MPA, which increased by 27.2%. The composition optimization of Al-Ti-B-C master alloy and its effect on the refinement of 7050 aluminum alloy are based on the above research. Al-5Ti-0.8B-0.2C master alloy has the ability to resist Zr poisoning, but it is still necessary to optimize the composition of the master alloy to improve its refining effect and resistance to decay. For this reason, Al-3Ti-0.8B-0.2CU Al-5Ti-0.3C-0.2B was prepared. The experimental results show that the four master alloys have better refining effect on 7050 aluminum alloy after holding for 5 minutes. The ability of anti-Zr poisoning is strong; The refining effect of Al-5Ti-0.3B-0.2C master alloy and the resistance to Zr "poisoning" were optimized by prolonging the holding time to 60 min. Al-5Ti-0.3B-0.2C master alloy can be used in refining test of 7050 aluminum alloy. The effect of Al-5Ti-0.3B-0.2C Master Alloy addition on the Microstructure and Mechanical Properties of 7050 Aluminum Alloy based on the above study. In this part, the effect of Al-5Ti-0.3B-0.2C master alloy on the microstructure and mechanical properties of 7050 aluminum alloy was studied. When the amount added is 0.5. The grain size of the as-cast alloy is minimum and the grain refinement limit is reached. Unrefined and refined 7050 aluminum alloy extruded bar (solid solution) with 1-5Ti-0.3B-0.2C master alloy. Complete recovery recrystallization occurs. When the addition amounts are 0.2% and 0.5 respectively, the recrystallization of the extruded bar takes place, but the fibrous texture formed by the extrusion is basically retained. Excessive Ti element will affect the effect of Zr element on recrystallization. The mechanical properties of 7050 aluminum alloy refined by Al-5Ti-0.3B-0.2C master alloy are the highest. The ultimate tensile strength of the alloy is 697MPa, which is 7.2% higher than that of the alloy without refinement. The elongation was 16.4, up 57.5%.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.21;TG292

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