本文關(guān)鍵詞：雜質(zhì)含量對(duì)7055鋁合金微觀組織與應(yīng)力腐蝕性能的影響

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【摘要】：由于低密度和高強(qiáng)度,7xxx鋁合金廣泛應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)材料。然而7xxx鋁合金在峰時(shí)效(T6)處理狀態(tài)下的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性高,為了提高合金的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能,人們對(duì)熱處理工藝進(jìn)行了大量研究,并采用過時(shí)效(T7)和回歸再時(shí)效(RRA)提高鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。但是關(guān)于雜質(zhì)元素對(duì)鋁合金應(yīng)力腐蝕性能影響的研究極少。近年來發(fā)展的7055-T77合金具有高的綜合力學(xué)性能和較低成本,被用作飛機(jī)的主承力構(gòu)件,如上機(jī)翼壁板、桁梁等。本文主要研究雜質(zhì)(Fe和Si)的含量對(duì)7055-RRA鋁合金微觀組織和應(yīng)力腐蝕性能的影響。熔煉制備了Fe/Si比恒定、Fe、Si雜質(zhì)含量不同的7055鋁合金,經(jīng)變形加工與固溶、時(shí)效處理后,研究了合金的微觀組織與應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。通過掃描電子顯微鏡結(jié)合能譜分析了合金的微觀組織,通過慢應(yīng)變速率拉伸及電化學(xué)實(shí)驗(yàn),包括測試開路電壓、極化曲線與電化學(xué)阻抗譜等,研究了合金的腐蝕性能。主要研究結(jié)果如下:1.作為主強(qiáng)化相的Mg(Al,Cu,Zn)2的數(shù)量隨著雜質(zhì)元素的增加而減少。隨Fe含量增加,富Fe相Al7Cu2Fe與Al3Fe顆粒含量增加,Si含量增加至0.071%,富Si相Mg2Si顆粒含量增加;隨著雜質(zhì)的含量增加,這三種富Fe、富Si相的含量隨之增加,并導(dǎo)致主合金相Mg(Al,Cu,Zn)2含量的減少。2.隨雜質(zhì)含量的變化,7055合金微觀組織也發(fā)生了變化,并影響其力學(xué)性能。當(dāng)Fe/Si=2時(shí),隨雜質(zhì)含量增加,合金的慢應(yīng)變速率拉伸強(qiáng)度、延伸率及斷裂時(shí)間減小;合金的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能隨雜質(zhì)含量的增加而有所增加,且對(duì)Fe/Si比值不敏感。3.隨雜質(zhì)含量增加,第二相尺寸逐漸粗化且分布更不連續(xù),從而提高了合金的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。隨雜質(zhì)含量增加,Mg(Al,Cu,Zn)2相的尺寸不變,但面積分?jǐn)?shù)大量減少;而Mg2Si和富Fe相的面積分?jǐn)?shù)增加,但顆粒數(shù)量仍然很少,面積分?jǐn)?shù)增加主要是由于顆粒尺寸的粗化,因此顆粒間距無大的變化。4.極化曲線與阻抗譜研究表明,隨雜質(zhì)含量增加,合金腐蝕速率減小,從而限制了開裂速率(陽極溶解機(jī)制)和氫氣產(chǎn)生。由于晶間相的腐蝕電位不同于基體,所以形成了局部電化學(xué)電池。隨著總的第二相面積分?jǐn)?shù)的增加,不同種類的第二相所占比例也不同,合金腐蝕速率隨之減小,這可能取決于不同顆粒相的特性,如在7055鋁合金中,Mg(Al,Cu,Zn)2相的腐蝕速率高于Mg2Si、Al7Cu2Fe和Al3Fe。5.單純增加Fe含量,使Fe/Si比由0.6(合金1)增加至2(合金2)時(shí),合金延伸率、斷裂時(shí)間及腐蝕速率的變化趨勢,與保持Fe/Si比不變而雜質(zhì)含量變化帶來的力學(xué)性能與腐蝕行為的變化趨勢完全不同。由此可推想Fe/Si比也是影響7055鋁合金性能重要因素。
【關(guān)鍵詞】：7055鋁合金 雜質(zhì) 微觀組織 應(yīng)力腐蝕開裂 腐蝕速率
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• Chapter 1： Literature Review15-29
• 1.1 Aluminum alloys for aerospace application15-19
• 1.1.1 Aluminum history and economy15-16
• 1.1.2 High-strength alloys16-18
• 1.1.3 Advances in the composition design of Al Zn Mg Cu alloys18-19
• 1.2 Stress corrosion cracking issues of 7xxx series aluminum alloy19-23
• 1.2.1 Corrosion Generality19-21
• 1.2.2 Stress corrosion cracking21-23
• 1.3 Improvement of SCC resistance by heat treatments23-24
• 1.3.1 From T6-temper to T7-temper and Retrogression and Re-Aging23-24
• 1.3.2 Why does Retrogression and Re-aging reduce the SCCsusceptibility?24
• 1.4 The effects of impurities in 7xxx series aluminum alloys24-28
• 1.4.1 Impact of impurities on 7055 aluminum alloy microstructure25-26
• 1.4.2 Impact of impurities-containing particles on the 7055 aluminumalloy’s properties26-28
• 1.5 Conclusion28-29
• Chapter 2： Experimental methods29-45
• 2.1 Introduction29
• 2.2 Preparation of 7055 aluminum alloy with different impurities content . 152.2.1 Designed alloy composition29-33
• 2.2.2 Actual alloy composition30
• 2.2.3 Processing of the 7055 aluminum alloys30-33
• 2.3 Experimental methods to evaluate the SCC susceptibility33-35
• 2.3.1 SSRT experiment33-34
• 2.3.2 SCC susceptibility evaluation34-35
• 2.4 Microstructural characterization35-38
• 2.4.1 Optical microscope35-36
• 2.4.2 Scanning Electron Microscope and Energy Dispersive Spectrometer222.5 Electrochemical methods36-38
• 2.5 Electrochemical methods38-45
• 2.5.1 Open Circuit Potential39-40
• 2.5.2 Potentiodynamic polarization curve40-42
• 2.5.3 Electrochemical Impedance Spectroscopy42-45
• Chapter 3： Impact of the impurities content on the microstructure of7055 aluminum alloy45-51
• 3.1 Microstructural observation45-50
• 3.2 Summary50-51
• Chapter 4： Impact of the impurities content on the corrosion behavior of7055 aluminum alloy51-74
• 4.1 Effect of the impurities content on the corrosion potential and thecorrosion rate51-59
• 4.1.1 Open circuit potential results51-52
• 4.1.2 Correlation between corrosion potential and microstructure52-54
• 4.1.3 Tafel plot results54-57
• 4.1.4 Correlation between corrosion rate and microstructure57-58
• 4.1.5 Conclusion58-59
• 4.2 Effect of the impurities content on the electrochemical ImpedanceSpectroscopy59-63
• 4.2.1 Nyquist plot and Bode plot59-60
• 4.2.2 Equivalent circuit of the electrochemical system60-62
• 4.2.3 Conclusion62-63
• 4.3 Effect of impurities content on the stress corrosion cracking63-74
• 4.3.1 SSRT results63-68
• 4.3.2 Mechanical properties68-71
• 4.3.3 Stress corrosion cracking resistance71-73
• 4.3.4 Remarks73-74
• Chapter 5： Conclusion and further researches74-76
• 5.1 Conclusion74-75
• 5.2 Further researches75-76
• References76-81
• Acknowledgement81-83

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本文編號(hào)：713052