本文關(guān)鍵詞：7055鋁合金及環(huán)軋件的組織與熱處理工藝

  更多相關(guān)文章： 7055鋁合金 力學(xué)性能 微觀組織 析出相 有限元模擬

【摘要】：Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、焊接性能良好及加工性能好等特點(diǎn)而廣泛用于航天航空領(lǐng)域,其性能與時效析出相密切相關(guān)。本文深入結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)情況,研究熱處理對7055合金組織及力學(xué)性能影響,控制析出相,確定最佳熱處理工藝。在此基礎(chǔ)上分析大型環(huán)件不同部位的組織形貌,結(jié)合Ansys有限元模擬,分析淬火過程中的溫度場與應(yīng)力場,揭示大型環(huán)件不同部位性能差異的微觀機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明隨著固溶溫度升高,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度緩慢升高,在470℃達(dá)到峰值,升高溫度至480℃時,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度明顯下降,合金的延伸率隨固溶溫度的升高而增大,固溶溫度達(dá)460℃時,延伸率達(dá)到最大值(約30%)。雙級固溶實(shí)驗(yàn)表明,合金經(jīng)450℃,固溶60min處理后升溫至不同溫度固溶60min可以提高合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。在二級固溶溫度不變的條件下,提高一級固溶溫度同樣有類似效果。合金的最佳雙級固溶工藝一級固溶處理450℃固溶60min,二級固溶為480℃固溶60min,抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度比單級固溶提高19%和22%.力學(xué)測試表明,合金470℃固溶4h處理后,時效處理都顯著影響合金的力學(xué)性能,隨著合金時效溫度的升高和時效時間的延長,合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均先上升后下降,時效處理顯著降低合金的延伸率,合金經(jīng)470℃固溶4h及120℃時效4h后,抗拉強(qiáng)度達(dá)到660MPa,屈服強(qiáng)度達(dá)到605Mpa,延伸率為21%。XRD分析表明擠壓態(tài)合金室溫組織主要由α-Al、Al2Zn3Mg3、Mg Zn2(η相)和Al2Cu Mg相(S相)組成,隨固溶溫度升高,Al2Zn3Mg3相衍射峰強(qiáng)度逐漸下降,480℃固溶時其衍射峰消失。480℃固溶4h后依然有Mg Zn2相和Al2Cu Mg相。7055鋁合金經(jīng)120℃時效4h,晶內(nèi)析出相為細(xì)小球狀η'相;時效8h,合金基體中出現(xiàn)兩種析出物,一種為圓球狀η'相,另一種為針狀η相,晶內(nèi)析出相以η'相為主,繼續(xù)延長時效時間,圓球狀η'相消失,晶內(nèi)析出相主要為針狀η相。時效24h,針狀析出相η相全部為粗化成棒狀的η相。SEM觀察表明合金經(jīng)環(huán)軋后,部分粗大第二相被擠碎并沿一定方向分布。XRD衍射圖譜和EDS表明粗大的第二相為Mg Zn2(η)相、Al2Cu Mg相和Al2Zn3Mg3相。合金鍛環(huán)不同部位均有第二相析出,析出相數(shù)量種類及分布上隨部位的不同而存在變化,環(huán)件表面第二相分布更為彌散,細(xì)小。Ansys有限元模擬圓環(huán)淬火應(yīng)力場與溫度場,其中溫度場對稱分布,由表層與內(nèi)部巨大的溫度梯度逐漸降低。圓環(huán)的應(yīng)力場分布不規(guī)則,由于冷卻速度的差異,圓環(huán)邊緣處總是應(yīng)力峰值出現(xiàn)的區(qū)域,溫度梯度越大,表層峰值應(yīng)力越高。其應(yīng)力場中的拉應(yīng)力與壓熱應(yīng)力都使圓環(huán)引發(fā)塑性變形,塑性變形容易發(fā)生在淬火初始時期。
【關(guān)鍵詞】：7055鋁合金 力學(xué)性能 微觀組織 析出相 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.3;TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 7000 系鋁合金中的析出相及析出序列11-14
• 1.2.1 GP區(qū)（GPI和GPII）12-13
• 1.2.2 η'亞穩(wěn)相13
• 1.2.3 η平衡相13
• 1.2.4 7000 系鋁合金析出序列13-14
• 1.3 殘余應(yīng)力定義和研究發(fā)展概況14-15
• 1.4 超高強(qiáng)鋁合金淬火殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀與分析15-16
• 1.4.1 殘余應(yīng)力產(chǎn)生過程15-16
• 1.4.2 超高強(qiáng)鋁合金淬火殘余應(yīng)力數(shù)值模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀與分析16
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 試驗(yàn)材料和方法18-20
• 2.1 試驗(yàn)材料18
• 2.2 組織結(jié)構(gòu)分析18-19
• 2.3 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)19
• 2.4 過燒溫度測試19-20
• 第3章 熱處理工藝對7055鋁合金微觀組織及力學(xué)性能的影響20-41
• 3.1 引言20
• 3.2 固溶處理對7055鋁合金組織與性能的影響20-33
• 3.2.1 合金過燒溫度的確定20-21
• 3.2.2 單級固溶溫度對合金力學(xué)性能的影響21-22
• 3.2.3 單級固溶溫度對合金顯微組織的影響22-24
• 3.2.4 單級固溶時間對7055鋁合金力學(xué)性能的影響24-26
• 3.2.5 單級固溶時間對合金顯微組織的影響26-28
• 3.2.6 雙級固溶制度對合金力學(xué)性能的影響規(guī)律28-31
• 3.2.7 雙級固溶工藝下的斷口形貌31-33
• 3.3 時效對7055鋁合金力學(xué)性能與組織結(jié)構(gòu)的影響33-39
• 3.3.1 單級時效對7055鋁合金力學(xué)性能的影響33-35
• 3.3.2 不同單級時效溫度斷口形貌分析35-36
• 3.3.3 單級時效時間對7055鋁合金微觀組織結(jié)構(gòu)的影響36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 7055 鋁合金大型鍛環(huán)不同位置微觀組織分析41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 環(huán)軋后7055合金的微觀組織41-52
• 4.3 固溶時效態(tài)7055鋁合金環(huán)件52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 7055 鋁合金鍛環(huán)淬火過程中的溫度場與應(yīng)力場數(shù)值模擬55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 計算應(yīng)力場與溫度場模型的建立55-56
• 5.3 合金大型鍛環(huán)淬火溫度場數(shù)值模型56-57
• 5.4 合金大型鍛環(huán)淬火應(yīng)力場數(shù)值模型57-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：836740