發(fā)布時間：2017-08-07 09:33

  本文關鍵詞：Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金的時效析出行為及力學性能

  更多相關文章： Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金 顯微組織 拉伸性能 析出相 低周疲勞

【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金因其具有較高的強度、硬度和韌性和良好的腐蝕性能、加工性能以及優(yōu)良的焊接性能，使其在航空航天領域有廣闊的應用前景。在未來國家的軍事、經(jīng)濟中的地位毋庸置疑是極其重要的，，是目前許多軍用和民用飛機、飛行器、艦船等不可或缺的重要材料資源。通過微合金化和熱處理可以有效改善Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的綜合性能，迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的諸多微合金化元素中，稀土元素Sc是最為有效的，通過微合金化手段在合金中加入元素Sc可有效提高鋁合金的比強度、比硬度及其塑韌性，同時對其抗腐蝕性能進行改善。因此，作為新一代高性能鋁合金，研究和開發(fā)含Sc的Al-Zn-Mg-Cu系的超高強的合金具有重要意義。本課題主要針對稀土元素Sc對Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的顯微組織及力學性能的影響規(guī)律，以及Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金的時效析出行為進行研究，以期可為研制出高綜合性能的超高強變形鋁合金提供理論依據(jù)。 顯微組織觀察結果表明：加入0.2%的稀土元素Sc后，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的顯微組織明顯得到細化，鑄態(tài)Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的粗大樹枝晶形貌基本消除，提高合金的再結晶溫度，并抑制合金在擠壓變形過程中再結晶的發(fā)生。拉伸試驗結果表明：稀土元素Sc的加入可顯著地提高Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉強度和屈服強度；在2~66h時效時間內，Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的抗拉強度、屈服強度呈先增加后降低的趨勢，并在48h時達到最大值；拉伸斷口分析結果表明峰時效階段，Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金和的拉伸斷口表面可觀察到大量韌窩，表現(xiàn)為韌性斷裂特征。Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金的強化機制主要為η'相的時效析出強化以及均勻化退火過程中析出的大量細小且彌散分布的Al3(Sc, Zr)相，可通過細化晶粒和釘扎位錯、晶界阻礙其運動起到強化作用。 低周疲勞實驗結果表明，在應變控制的低周疲勞加載條件下，T6態(tài)Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金均表現(xiàn)出循環(huán)應變硬化現(xiàn)象和循環(huán)穩(wěn)定現(xiàn)象；T6態(tài)Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的載荷反向周次與塑性應變幅、彈性應變幅之間服從單斜率直線關系且符合Coffin-Manson和Basquin公式。通過對疲勞斷口觀察可以看出，在低周疲勞加載條件下，T6態(tài)Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金中的疲勞裂紋均在疲勞試樣表面萌生，并且以穿晶方式進行擴展。
【關鍵詞】：Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金 顯微組織 拉伸性能 析出相 低周疲勞
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 Al-Zn-Mg-Cu 系鋁合金的研究概況9-10
• 1.2 Al-Zn-Mg-Cu 系列合金的合金化機理10-11
• 1.3 Al-Zn-Mg-Cu 系合金的析出序列及析出相11-12
• 1.4 Al-Zn-Mg-Cu 系合金的熱處理12-14
• 1.4.1 固溶處理12-13
• 1.4.2 時效處理13-14
• 1.5 稀土鋁合金14-17
• 1.5.1 稀土元素在鋁合金中的作用14
• 1.5.2 含Sc鋁合金的應用14-17
• 1.6 鋁合金的疲勞17-19
• 1.7 本課題提出的目的和意義19-21
• 第2章 實驗材料、設備及方法21-24
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗設備21
• 2.3 實驗內容與方法21-24
• 2.3.1 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的熔煉21-22
• 2.3.2 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的均勻化22
• 2.3.3 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的熱擠壓22
• 2.3.4 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的熱處理22
• 2.3.5 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的顯微組織觀察22-23
• 2.3.6 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的拉伸行為研究23
• 2.3.7 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 合金的低周疲勞行為研究23-24
• 第3章 實驗結果分析與討論24-40
• 3.1 Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的顯微組織24-26
• 3.1.1 鑄造態(tài) Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的顯微組織24-25
• 3.1.2 擠壓態(tài) Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的顯微組織25-26
• 3.2 Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的力學性能26-30
• 3.2.1 Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的時效硬化特性26-27
• 3.2.2 Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的拉伸性能27-28
• 3.2.3 Al-Zn-Mg-Cu-Zr(-Sc)合金的拉伸斷口形貌28-30
• 3.3 Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc 鋁合金的時效析出行為30-31
• 3.4 Al-Zn-Mg-Cu-Zr（-Sc）合金的低周疲勞行為31-40
• 3.4.1 循環(huán)應力響應行為31-33
• 3.4.2 低周疲勞壽命行為33-36
• 3.4.3 循環(huán)應力應變行為36
• 3.4.4 疲勞斷口形貌觀察36-40
• 第4章 討論40-45
• 4.1 顯微組織40-41
• 4.2 力學性能41
• 4.3 時效析出行為41-42
• 4.4 合金的循環(huán)應力響應行為42-43
• 4.5 疲勞壽命行為43
• 4.6 疲勞斷裂行為43-45
• 第5章 結論45-46
• 參考文獻46-51
• 在學研究成果51-52
• 致謝52

【參考文獻】

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本文編號：633967