【摘要】：鋁合金以輕質(zhì)、高強、高導(dǎo)以及耐腐蝕等優(yōu)良特性,被廣泛用于電子電力、交通運輸以及航空航天等領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的鋁合金的性能越來越難以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)︿X合金性能的需求。彌散強化鋁合金以其較高的室溫及高溫強度、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等優(yōu)異的性能得到了人們的關(guān)注。本文采用粉末冶金工藝對鋁粉進行球磨、燒結(jié)和熱擠壓以及拉拔,制備了性能優(yōu)異的彌散強化鋁合金。結(jié)果表明,制備的彌散強化鋁合金性能優(yōu)異,工藝簡單,適合于規(guī)�；a(chǎn)。以純鋁粉為原材料,進行球磨、燒結(jié)、擠壓和拉拔,制備了高強高導(dǎo)彌散強化純鋁。鋁粉球磨壓制燒結(jié)后材料的密度達到98.8%,進過擠壓之后達到100%。研究結(jié)果表明,球磨之后粉末氧含量增加,彌散相的含量增加,分布的均勻性也得到提高。通過擠壓和拉拔之后,粉末原始顆粒邊界被破壞,彌散相在基體中的分布趨于均勻,晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了較多細小的彌散相顆粒。通過TEM衍射花樣確定彌散相為γ-Al2O3。由于彌散強化鋁合金中含有大量的第二相氧化物顆粒,擠壓時在第二相顆粒處發(fā)生位錯塞積形核而產(chǎn)生再結(jié)晶,使得擠壓之后材料的晶粒十分細小。冷拉拔時晶粒進一步細化,并且退火時彌散相阻礙晶界遷移,晶粒難以長大,因此其組織較為穩(wěn)定。球磨之后的粉末拉拔至2mm并退火后,晶粒大小約為1pm。隨著材料變形程度的加深,退火后的材料的強度逐漸提高,其強度的提高來源于晶粒的細化以及彌散強化相分布的均勻化。分別計算Hall-Petch效應(yīng)以及彌散強化對強度的貢獻值,計算結(jié)果表明隨著變形程度的加深,彌散強化貢獻的強度超過了細晶強化,彌散強化成為材料性能提升的主要原因。采用球磨粉末為原料制備的2#樣品擠壓拉拔至2mm進行退火之后,其抗拉強度和屈服強度分別為188MPa和172MPa,延伸率為19%,導(dǎo)電性達到了60.6%IACS,性能較為優(yōu)異。采用粉末冶金工藝制備了彌散強化2024鋁合金、2A50鋁合金。以元素粉球磨為原料的2024鋁合金燒結(jié)后相對密度達到99.0%。通過熱擠壓以及熱處理之后,彌散強化2024鋁合金的抗拉強度和屈服強度分別為606MPa和469MPa,延伸率為10.3%,并且其高溫強度以及疲勞性能均十分優(yōu)異。鍛造的彌散強化2A50鋁合金車輪經(jīng)過熱處理之后,材料的晶粒細小,抗拉強度和屈服強度分別為520MPa和392MPa,延伸率為14.5%,性能遠超同樣成分的鑄鍛2A50鋁合金車輪。采用粉末冶金工藝制備了高合金化的彌散強化7系鋁合金,其Zn含量達到10%；同時制備出了彌散強化7055鋁合金。經(jīng)過燒結(jié)之后,其相對密度均在99%以上,燒結(jié)致密度較高。制備的彌散強化7系鋁合金性能及組織十分穩(wěn)定,固溶溫度及時間對材料的組織和性能影響不大,固溶溫度的提高和時間的延長,晶粒大小不發(fā)生變化,抗拉強度的變化也較小。在最佳熱處理工藝處理之后,高Zn含量的彌散強化7系鋁合金抗拉強度已經(jīng)超過800MPa,其抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為810MPa、770MPa和8%,其高性能來源于高合金化所帶來的η’析出相的沉淀強化、彌散強化以及細晶強化。制備的彌散強化7055鋁合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為744MPa、650MPa和9.3%,相比傳統(tǒng)的7055鋁合金其性能也有很大的提升,其抗拉強度提高了15%以上,其性能的提升來源于彌散強化和細晶強化。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF125.22
【圖文】：

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本文編號：2724623