本文關(guān)鍵詞：半固態(tài)粉末軋制2024鋁合金帶材的研究

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【摘要】：半固態(tài)粉末軋制是一種集半固態(tài)加工和粉末軋制于一體的新型帶材制備工藝,該工藝具有短流程、近終成型、低能耗等一系列優(yōu)點,制備的帶材相對密度高,顯微組織均勻,晶粒細(xì)小。目前已有半固態(tài)粉末擠壓制備合金和復(fù)合材料等方面的研究,但是尚未見有半固態(tài)粉末軋制2024鋁合金帶材的報道。本文采用半固態(tài)粉末軋制法制備2024鋁合金帶材,并對帶材作進(jìn)一步的熱軋致密化處理。為了提升帶材性能,還對致密化后的帶材進(jìn)行熱處理。主要研究結(jié)果如下:半固態(tài)粉末軋制成形受液相分?jǐn)?shù)影響明顯。液相分?jǐn)?shù)過低,帶材中孔隙率高;液相分?jǐn)?shù)高,軋制過程中帶材容易斷裂,難以軋制成形完整的帶材。與25℃下的固態(tài)軋制相比,半固態(tài)粉末軋制力較低,在585℃保溫40min軋制時,軋制力僅為25℃下固態(tài)粉末軋制的1/3。繼續(xù)升高溫度,軋制力減小較慢,帶材致密度、顯微硬度都隨保溫溫度的升高而增大。在該條件下,顯微組織中原始粉末顆粒邊界完全消除,晶粒為細(xì)小的等軸晶,遠(yuǎn)小于鑄態(tài)晶粒,平均尺寸為10.68um,在部分晶界處有第二相出現(xiàn)。在半固態(tài)粉末軋制過程中,粉末顆粒表面的氧化膜破碎,部分氧化物被擠入基體中,作為增強相與基體結(jié)合,另一部分氧化物與析出相分布于晶界處,加上帶材不致密,使其拉伸性能較差。最佳的粉末保溫參數(shù)是將粉末在585℃下保溫40min;軋制帶材的顯微硬度、抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、相對密度分別達(dá)到83HV、128MPa、105MPa、3.1%、93.7%。在致密化過程中,當(dāng)變形量小于40%時,帶材相對密度升高迅速,繼續(xù)增大熱軋變形量,相對密度增加不明顯,但帶材強度不斷提高。最優(yōu)的熱軋保溫溫度為450℃,在該條件下晶粒不會過分長大。帶材經(jīng)75%變形量熱軋之后,原來位于晶界處的一次相消失,團(tuán)聚的氧化物也均勻分散;同時第二相粒子也有一定量的析出,并在基體中均勻地分布。熱軋后帶材的顯微硬度、抗拉強度、屈服強度和斷后伸長率分別為149HV,395MPa、308MPa和12.1%。帶材顯微硬度隨固溶溫度的升高先升高后降低,隨著固溶時間的延長也呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。時效處理之后,帶材中均勻分布有大量的Cu Al2、Al2Cu Mg強化相和少量分散的氧化物粒子。最佳熱處理工藝為490℃固溶45min后水淬,再在180℃時效12h。其顯微硬度為223HV,抗拉強度為526MPa,屈服強度為449MPa,斷后伸長率為11.3%,拉伸試樣的斷裂方式為韌性斷裂。
【關(guān)鍵詞】：半固態(tài)粉末軋制 2024鋁合金帶材 顯微組織 力學(xué)性能 熱處理
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG339
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 2024 鋁合金概述13-14
• 1.2.1 2024 鋁合金簡介13
• 1.2.2 2024 鋁合金的后處理13-14
• 1.3 新工藝制備帶材的概述14-17
• 1.3.1 噴射軋制制備合金帶材14-15
• 1.3.2 半固態(tài)軋制制備合金帶材15-16
• 1.3.3 粉末軋制法制備合金帶材16-17
• 1.4 半固態(tài)粉末軋制的概念及研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4.1 粉末軋制法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 半固態(tài)軋制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.3 半固態(tài)粉末加工國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 材料的軋制致密化20-21
• 1.6 本課題的研究意義及主要內(nèi)容21-22
• 1.6.1 研究意義21
• 1.6.2 研究的主要內(nèi)容21
• 1.6.3 課題來源21-22
• 第二章 實驗過程與方法22-29
• 2.1 實驗材料22-23
• 2.2 半固態(tài)粉末軋制工藝設(shè)計23-25
• 2.2.1 粉末保溫溫度的選擇24-25
• 2.2.2 粉末保溫時間的選擇25
• 2.2.3 軋輥輥縫的選擇25
• 2.3 熱軋實驗25
• 2.4 熱處理實驗25-26
• 2.5 帶材的分析和測試26-29
• 2.5.1 軋制力的測試26
• 2.5.2 光學(xué)顯微組織及掃描電鏡分析26
• 2.5.3 物相分析26
• 2.5.4 顯微硬度測試26-27
• 2.5.5 密度測試和致密度計算27
• 2.5.6 拉伸性能測試27-29
• 第三章 半固態(tài)粉末軋制成形2024鋁合金帶材29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 半固態(tài)粉末軋制帶材過程29-32
• 3.2.1 半固態(tài)粉末的液相分?jǐn)?shù)29-31
• 3.2.2 半固態(tài)粉末軋制帶材31-32
• 3.3 半固態(tài)粉末軋制的軋制力32-35
• 3.3.1 保溫溫度對半固態(tài)粉末軋制力的影響32-34
• 3.3.2 保溫時間對軋制力的影響34-35
• 3.4 半固態(tài)粉末軋制帶材沿長度和寬度方向厚度和密度的變化35-37
• 3.4.1 帶材沿長度方向的厚度和密度變化35-36
• 3.4.2 穩(wěn)定階段帶材沿寬度方向厚度和密度的變化36-37
• 3.5 輥縫對半固態(tài)粉末軋制帶材的影響37-38
• 3.6 主要工藝參數(shù)對半固態(tài)組織的影響38-45
• 3.6.1 保溫溫度對半固態(tài)粉末軋制組織的影響38-42
• 3.6.2 保溫時間對半固態(tài)粉末軋制組織的影響42-44
• 3.6.3 半固態(tài)粉末軋制帶材表面和心部的顯微組織44-45
• 3.7 半固態(tài)粉末軋制工藝參數(shù)對致密化及力學(xué)性能影響45-47
• 3.8 半固態(tài)粉末軋制過程的氧化物47-49
• 3.9 鑄造態(tài)和半固態(tài)粉末軋制態(tài)顯微組織對比49-50
• 3.10 本章小結(jié)50-52
• 第四章 半固態(tài)粉末軋制帶材的熱軋致密化、顯微組織和力學(xué)性能52-67
• 4.1 引言52
• 4.2 熱軋致密化52-57
• 4.2.1 半固態(tài)粉末軋制帶材的孔隙52-53
• 4.2.2 熱軋帶材的致密化行為53-57
• 4.3 熱軋溫度對帶材組織和性能的影響57-59
• 4.3.1 熱軋溫度對帶材顯微組織的影響57-58
• 4.3.2 熱軋溫度對帶材力學(xué)性能的影響58-59
• 4.4 熱軋變形量對帶材顯微組織和力學(xué)性能的影響59-63
• 4.4.1 熱軋變形量對帶材顯微組織的影響59-62
• 4.4.2 熱軋變形量對帶材力學(xué)性能的影響62-63
• 4.5 熱軋后帶材的氧化物63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 第五章 熱處理對帶材顯微組織和力學(xué)性能影響67-78
• 5.1 引言67
• 5.2 固溶處理對合金帶材的顯微組織和硬度的影響67-72
• 5.2.1 固溶處理對2024鋁合金顯微組織的影響67-70
• 5.2.2 固溶處理對2024鋁合金硬度的影響70-72
• 5.3 時效處理對帶材顯微組織和力學(xué)性能的影響72-77
• 5.3.1 時效處理對帶材顯微組織的影響72
• 5.3.2 時效處理對帶材力學(xué)性能的影響72-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果87-88
• 致謝88-89
• 附件89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1087318