形變時(shí)效對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金顯微組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響
發(fā)布時(shí)間:2021-04-24 01:41
Al-Cu-Li-Mg合金為可時(shí)效強(qiáng)化合金,因其具有密度低、彈性模量大、比強(qiáng)度高及抗腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。該合金性能與熱處理過程中形成的納米尺寸強(qiáng)化相存在密切聯(lián)系。形變時(shí)效處理工藝是改善Al-Cu-Li-Mg合金性能較為常用的方法之一。然而,目前大量科研工作均在研究小預(yù)變形的形變時(shí)效對合金性能及組織的影響,關(guān)于大預(yù)變形及大預(yù)變形前引入預(yù)時(shí)效的形變時(shí)效工藝對Al-Cu-Li-Mg合金的研究卻相對較少。本文主要通過力學(xué)性能測試、EBSD測試、TEM表征等實(shí)驗(yàn)方法,主要研究了大變形預(yù)處理及預(yù)時(shí)效的形變時(shí)效工藝對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金的微觀組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響,探究了微觀組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系。得出以下主要結(jié)論:(1)經(jīng)150℃及180℃短時(shí)間時(shí)效,合金基體中析出較多不同類型GPB區(qū)復(fù)合相,其主要復(fù)合形式為GPBⅡ區(qū)的殼域伴有Li-GPB區(qū),隨時(shí)效時(shí)間延長,GPB區(qū)復(fù)合相數(shù)量有所降低,Li-GPB區(qū)數(shù)量增加。(2)經(jīng)150℃及180℃的T6峰值時(shí)效處理,合金以Li-GPB及GPB區(qū)復(fù)合相為主,此外還存在少量呈位錯(cuò)形狀分布的板條S相與尺寸粗大的T...
【文章來源】:湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Al-Cu-Li-Mg合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
1.2.1 國外鋁鋰合金的發(fā)展歷程
1.2.2 國內(nèi)鋁鋰合金的發(fā)展歷程
1.3 Al-Cu-Li-Mg合金的主要析出相
1.3.1 δ′相
1相"> 1.3.2 T1相
1.3.3 S相
1.3.4 θ′相
1.3.5 GPB區(qū)與Li-GPB區(qū)
1.3.6 σ 相
1.3.7 δ 相
1.3.8 T2與TB相
1.4 合金元素對Al-Li合金的影響
1.4.1 Cu與Li
1.4.2 Mg與Ag
1.4.3 Zn
1.4.4 Zr與Sc
1.4.5 Mn
1.4.6 微量稀土元素
1.4.7 雜質(zhì)元素
1.5 Al-Cu-Li-Mg合金的加工熱處理工藝
1.5.1 均勻化處理
1.5.2 固溶處理
1.5.3 形變熱處理
1.5.4 時(shí)效處理
1.6 合金的力學(xué)性能
1.6.1 抗拉強(qiáng)度
1.6.2 屈服強(qiáng)度
1.6.3 延伸率
1.6.4 硬度
1.7 本論文的研究意義、目的和主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方案
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 實(shí)驗(yàn)流程圖
2.3.2 熱處理工藝
2.4 力學(xué)性能測試
2.4.1 硬度測試
2.4.2 拉伸測試
2.5 顯微組織分析
2.5.1 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察
2.5.2 掃描透射電子顯微鏡(STEM)觀察
第三章 單級時(shí)效對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金微觀組織與性能的影響
3.1 引言
3.2 固溶處理溫度與時(shí)間的確定
3.2.1 固溶處理溫度的確定
3.2.2 固溶處理時(shí)間的確定
3.3 硬度測試
3.4 拉伸測試
3.5 斷口形貌分析
3.6 不同峰值態(tài)合金的微觀組織分析
3.6.1 150 ℃峰值時(shí)效合金的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.6.2 180 ℃時(shí)效單級時(shí)效析出相的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.6.3 200 ℃時(shí)效合金的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.7 對比在不同峰值溫度下T6工藝合金的T1相
3.8 分析討論
3.9 本章小結(jié)
第四章 不同預(yù)變形量對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金顯微組織結(jié)構(gòu)與性能的影響
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)過程
4.3 時(shí)效硬化曲線
4.4 拉伸性能
4.5 EBSD分析
4.5.1 合金側(cè)面晶粒取向成像圖
4.5.2 合金側(cè)面晶粒取向差散布圖
4.6 TEM表征
4.6.1 [100]Al方向下的TEM明場像
4.6.2 [100]Al方向下的TEM暗場像
4.6.3 [112]Al方向下的TEM暗場像
4.7 分析討論
4.8 本章小結(jié)
第五章 形變時(shí)效組合工藝對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金微觀組織結(jié)構(gòu)與性能的影響
5.1 引言
5.2 硬度測試
5.2.1 預(yù)變形前T4、T6合金的時(shí)效硬化曲線
5.2.2 合金經(jīng)后續(xù)時(shí)效處理后的時(shí)效硬化曲線
5.3 拉伸測試
5.4 TEM表征
5.4.1 合金預(yù)變形前預(yù)處理后的微觀組織結(jié)構(gòu)
5.4.2 合金經(jīng)后續(xù)時(shí)效后的微觀組織結(jié)構(gòu)
5.5 分析討論
5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]斷續(xù)時(shí)效對2519A鋁合金組織和力學(xué)性能的影響[J]. 顧剛,葉凌英,張新明,蔣海春,孫大翔,張盼. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2013(08)
[2]7×××系鋁合金固溶處理工藝對時(shí)效峰值的影響[J]. 任建平,于智宏,宋仁國. 輕合金加工技術(shù). 2013(07)
[3]Mg、Ag、Zn多元微合金化對新型Al-Cu-Li合金時(shí)效行為的影響[J]. 羅先甫,鄭子樵,鐘繼發(fā),張海鋒,鐘警,李世晨,李勁風(fēng). 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2013(07)
[4]Fe和Si雜質(zhì)元素對7×××系高強(qiáng)航空鋁合金組織及性能的影響[J]. 佘歡,疏達(dá),儲威,王俊,孫寶德. 材料工程. 2013(06)
[5]斷續(xù)時(shí)效對7050鋁合金強(qiáng)度和斷裂韌性的影響[J]. 韓念梅,張新明,劉勝膽,陸艷紅,何道廣,張榮. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(09)
[6]Al-Cu-Li合金中T1相的演變規(guī)律研究[J]. 高珍,陳江華,劉吉梓,劉自然,伍翠蘭. 電子顯微學(xué)報(bào). 2012(04)
[7]鋁鋰合金及其在航天工業(yè)上的應(yīng)用[J]. 李勁風(fēng),鄭子樵,陳永來,張緒虎. 宇航材料工藝. 2012(01)
[8]電解鋁液中的Fe、Si、H、氧化鋁夾雜對Al-Zn-Mg-Cu合金組織性能的影響[J]. 賀永東,張新明. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2006(04)
[9]2197鋁鋰合金的組織和性能[J]. 黃蘭萍,鄭子樵,陳康華,劉紅衛(wèi). 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2003(04)
[10]鋁鋰合金的微合金化及其作用機(jī)理[J]. 王芝秀,鄭子樵,李海. 材料導(dǎo)報(bào). 2003(10)
博士論文
[1]合金元素鋰對Al-Cu-Mg合金時(shí)效析出行為的影響[D]. 段石云.湖南大學(xué) 2017
[2]Al-Cu-Li-Mg合金時(shí)效中納米析出相及演變規(guī)律研究[D]. 高珍.湖南大學(xué) 2015
[3]AlCuMg合金析出相微結(jié)構(gòu)與工藝及性能的關(guān)系研究[D]. 尹美杰.湖南大學(xué) 2015
碩士論文
[1]形變時(shí)效組合工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響[D]. 趙甜甜.湖南大學(xué) 2016
[2]形變—時(shí)效組合工藝對Al-Mg-Si合金力學(xué)性能及析出相微觀組織結(jié)構(gòu)的影響[D]. 王時(shí)豪.湖南大學(xué) 2014
[3]微量Ce及熱處理對Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zr合金組織和性能的影響[D]. 王華.中南大學(xué) 2012
本文編號:3156434
【文章來源】:湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級別】:碩士
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摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Al-Cu-Li-Mg合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
1.2.1 國外鋁鋰合金的發(fā)展歷程
1.2.2 國內(nèi)鋁鋰合金的發(fā)展歷程
1.3 Al-Cu-Li-Mg合金的主要析出相
1.3.1 δ′相
1相"> 1.3.2 T1相
1.3.3 S相
1.3.4 θ′相
1.3.5 GPB區(qū)與Li-GPB區(qū)
1.3.6 σ 相
1.3.7 δ 相
1.3.8 T2與TB相
1.4 合金元素對Al-Li合金的影響
1.4.1 Cu與Li
1.4.2 Mg與Ag
1.4.3 Zn
1.4.4 Zr與Sc
1.4.5 Mn
1.4.6 微量稀土元素
1.4.7 雜質(zhì)元素
1.5 Al-Cu-Li-Mg合金的加工熱處理工藝
1.5.1 均勻化處理
1.5.2 固溶處理
1.5.3 形變熱處理
1.5.4 時(shí)效處理
1.6 合金的力學(xué)性能
1.6.1 抗拉強(qiáng)度
1.6.2 屈服強(qiáng)度
1.6.3 延伸率
1.6.4 硬度
1.7 本論文的研究意義、目的和主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方案
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 實(shí)驗(yàn)流程圖
2.3.2 熱處理工藝
2.4 力學(xué)性能測試
2.4.1 硬度測試
2.4.2 拉伸測試
2.5 顯微組織分析
2.5.1 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察
2.5.2 掃描透射電子顯微鏡(STEM)觀察
第三章 單級時(shí)效對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金微觀組織與性能的影響
3.1 引言
3.2 固溶處理溫度與時(shí)間的確定
3.2.1 固溶處理溫度的確定
3.2.2 固溶處理時(shí)間的確定
3.3 硬度測試
3.4 拉伸測試
3.5 斷口形貌分析
3.6 不同峰值態(tài)合金的微觀組織分析
3.6.1 150 ℃峰值時(shí)效合金的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.6.2 180 ℃時(shí)效單級時(shí)效析出相的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.6.3 200 ℃時(shí)效合金的微觀組織結(jié)構(gòu)
3.7 對比在不同峰值溫度下T6工藝合金的T1相
3.8 分析討論
3.9 本章小結(jié)
第四章 不同預(yù)變形量對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金顯微組織結(jié)構(gòu)與性能的影響
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)過程
4.3 時(shí)效硬化曲線
4.4 拉伸性能
4.5 EBSD分析
4.5.1 合金側(cè)面晶粒取向成像圖
4.5.2 合金側(cè)面晶粒取向差散布圖
4.6 TEM表征
4.6.1 [100]Al方向下的TEM明場像
4.6.2 [100]Al方向下的TEM暗場像
4.6.3 [112]Al方向下的TEM暗場像
4.7 分析討論
4.8 本章小結(jié)
第五章 形變時(shí)效組合工藝對Al-2.4Cu-0.9Li-0.7Mg合金微觀組織結(jié)構(gòu)與性能的影響
5.1 引言
5.2 硬度測試
5.2.1 預(yù)變形前T4、T6合金的時(shí)效硬化曲線
5.2.2 合金經(jīng)后續(xù)時(shí)效處理后的時(shí)效硬化曲線
5.3 拉伸測試
5.4 TEM表征
5.4.1 合金預(yù)變形前預(yù)處理后的微觀組織結(jié)構(gòu)
5.4.2 合金經(jīng)后續(xù)時(shí)效后的微觀組織結(jié)構(gòu)
5.5 分析討論
5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]斷續(xù)時(shí)效對2519A鋁合金組織和力學(xué)性能的影響[J]. 顧剛,葉凌英,張新明,蔣海春,孫大翔,張盼. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2013(08)
[2]7×××系鋁合金固溶處理工藝對時(shí)效峰值的影響[J]. 任建平,于智宏,宋仁國. 輕合金加工技術(shù). 2013(07)
[3]Mg、Ag、Zn多元微合金化對新型Al-Cu-Li合金時(shí)效行為的影響[J]. 羅先甫,鄭子樵,鐘繼發(fā),張海鋒,鐘警,李世晨,李勁風(fēng). 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2013(07)
[4]Fe和Si雜質(zhì)元素對7×××系高強(qiáng)航空鋁合金組織及性能的影響[J]. 佘歡,疏達(dá),儲威,王俊,孫寶德. 材料工程. 2013(06)
[5]斷續(xù)時(shí)效對7050鋁合金強(qiáng)度和斷裂韌性的影響[J]. 韓念梅,張新明,劉勝膽,陸艷紅,何道廣,張榮. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(09)
[6]Al-Cu-Li合金中T1相的演變規(guī)律研究[J]. 高珍,陳江華,劉吉梓,劉自然,伍翠蘭. 電子顯微學(xué)報(bào). 2012(04)
[7]鋁鋰合金及其在航天工業(yè)上的應(yīng)用[J]. 李勁風(fēng),鄭子樵,陳永來,張緒虎. 宇航材料工藝. 2012(01)
[8]電解鋁液中的Fe、Si、H、氧化鋁夾雜對Al-Zn-Mg-Cu合金組織性能的影響[J]. 賀永東,張新明. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2006(04)
[9]2197鋁鋰合金的組織和性能[J]. 黃蘭萍,鄭子樵,陳康華,劉紅衛(wèi). 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2003(04)
[10]鋁鋰合金的微合金化及其作用機(jī)理[J]. 王芝秀,鄭子樵,李海. 材料導(dǎo)報(bào). 2003(10)
博士論文
[1]合金元素鋰對Al-Cu-Mg合金時(shí)效析出行為的影響[D]. 段石云.湖南大學(xué) 2017
[2]Al-Cu-Li-Mg合金時(shí)效中納米析出相及演變規(guī)律研究[D]. 高珍.湖南大學(xué) 2015
[3]AlCuMg合金析出相微結(jié)構(gòu)與工藝及性能的關(guān)系研究[D]. 尹美杰.湖南大學(xué) 2015
碩士論文
[1]形變時(shí)效組合工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響[D]. 趙甜甜.湖南大學(xué) 2016
[2]形變—時(shí)效組合工藝對Al-Mg-Si合金力學(xué)性能及析出相微觀組織結(jié)構(gòu)的影響[D]. 王時(shí)豪.湖南大學(xué) 2014
[3]微量Ce及熱處理對Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zr合金組織和性能的影響[D]. 王華.中南大學(xué) 2012
本文編號:3156434
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