本文關(guān)鍵詞：噴射成形7000系鋁合金沉積坯孔隙及其在后處理中的演變研究

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【摘要】：噴射成形是一種快速凝固工藝,可用于研制各種常規(guī)鑄造難以制備的高合金化結(jié)構(gòu)材料。本論文針對噴射成形7000鋁合金制備中產(chǎn)生的孔隙缺陷及其在后處理過程中的演變開展工作,主要研究噴射成形制備7000鋁合金工藝參數(shù)對沉積坯孔隙的影響規(guī)律,以及沉積坯后處理過程中孔孔隙的演變,并對孔隙進(jìn)行了分類,探討了孔隙缺陷消除與致密化工藝之間的關(guān)系。研究了孔隙在噴射成形7000鋁合金沉積坯中的分布規(guī)律和形成機(jī)制,根據(jù)形貌和成因?qū)⑺锌紫度毕莘譃闅饪住⒋罱有涂紫丁⑦B通型孔隙和混合型孔隙。研究了噴射成形過程參數(shù),如霧化壓力、接收盤下降速度、霧化距離、偏心距及氣液比等對沉積坯中孔隙的影響規(guī)律,接收盤下降速度和偏心距主要影響沉積坯的成形性和收得率,霧化壓力、霧化距離和氣液比影響沉積坯中的孔隙所占比率和孔隙率。本論文所使用的設(shè)備合理工藝參數(shù)為：接收盤下降速度為20mm/min,偏心距為45mm,霧化壓力為0.7MPa,霧化距離為430-470mm,在此工藝條件下,沉積坯收得率為60%以上,致密度大于90%。研究了包套熱等靜壓、均勻化、熱擠壓、固溶和時效處理等工藝環(huán)節(jié)對沉積坯中孔隙形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明,沉積坯錠在450。C/120MPa熱等靜壓8h,搭接型孔孔隙、連通型孔隙和混合型孔隙的表面發(fā)生擴(kuò)散連接而得以消除。氣孔因內(nèi)部氣體阻礙表面的擴(kuò)散連接無法消除,但氣孔體積被極大壓縮,甚至在顯微尺度下難以分辨。熱等靜壓消除了大量搭接型孔隙、連通型孔隙和混合型孔隙,從而能夠減少沉積坯在后續(xù)處理中的氧化。熱等靜壓處理后體積被壓縮的氣孔經(jīng)均勻化處理受熱膨脹,均勻化時間延長和溫度升高導(dǎo)致出現(xiàn)孔隙的數(shù)量和尺寸增加。隨后的熱擠壓工藝可以將坯錠中的氣孔破碎,并沿?cái)D壓方向分布。一部分氣孔孔的密閉性被破壞,氣體排出,氣孔界面間形成冶金結(jié)合；另一部分氣孔發(fā)生變形,但仍然密閉,氣孔體積因擠壓再次縮小。在本論文實(shí)驗(yàn)條件下擠壓比達(dá)到21時,坯錠中的孔隙在顯微尺度下幾乎不可見,但在隨后的固溶處理中被壓縮的氣孔受熱膨脹,形成尺寸約20μm以內(nèi)的球形氣孔,坯錠致密度達(dá)到99.4%。擠壓比為50時固溶后坯件致密度為99.7%,但固溶后晶粒明顯長大,力學(xué)性能下降顯著。研究了噴射成形7000鋁合金沉積坯及熱加工后的斷口,分析了孔隙形態(tài)在熱加工過程中的演變及氣孔中的氣體對孔隙形態(tài)演變的影響。研究結(jié)果表明,存在于坯錠中的氮以氮?dú)夂偷飪煞N狀態(tài)存在,沉積坯件中的氮?dú)饨?jīng)熱等靜壓、均勻化、熱擠壓、固溶／時效等后處理并沒有逸出。熱處理過程中坯件中的氮?dú)馐軣崤蛎泴?dǎo)致合金坯件中產(chǎn)生氣孔,氮化物不會削弱合金的強(qiáng)度。常規(guī)熱變形加工可以完全消除噴射成形沉積坯件中的搭接型孔隙、連通型孔隙和混合型孔隙,但難以消除氣孔。
【關(guān)鍵詞】：噴射成形 7000系鋁合金 孔隙 后處理 熱等靜壓 斷口
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 1 引言12-32
• 1.1 快速凝固技術(shù)13
• 1.2 噴射成形技術(shù)13-19
• 1.2.1 噴射成形技術(shù)概述13-15
• 1.2.2 噴射成形的參數(shù)及影響15-17
• 1.2.3 噴射成形中的凝固進(jìn)程分析17-19
• 1.3 噴射成形沉積坯件中的孔隙19-25
• 1.3.1 孔隙的形成19-21
• 1.3.2 噴射成形缺陷的改善措施和影響因素21-24
• 1.3.3 噴射成形中的氣體24-25
• 1.4 噴射成形和粉末冶金在高強(qiáng)鋁合金領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀25-29
• 1.4.1 噴射成形在高強(qiáng)鋁合金領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀25-29
• 1.4.2 噴射成形超高強(qiáng)鋁合金應(yīng)用研究29
• 1.5 研究的目的、意義及主要內(nèi)容29-32
• 1.5.1 研究的目的及意義29-30
• 1.5.2 研究方案30-31
• 1.5.3 研究的主要內(nèi)容31-32
• 2 研究方案與實(shí)驗(yàn)方法32-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 2.2.1 非真空噴射成形7000鋁合金制坯32-33
• 2.2.2 熱等靜壓和熱擠壓處理33
• 2.2.3 均勻化和固溶/時效熱處理33
• 2.3 測試與分析方法33-37
• 2.3.1 密度測量33-34
• 2.3.2 超聲探傷34
• 2.3.3 斷口分析34
• 2.3.4 組織表征34-35
• 2.3.5 化學(xué)分析35-36
• 2.3.6 晶粒及孔孔隙尺寸分析36
• 2.3.7 力學(xué)性能測試36-37
• 3 噴射成形7000系鋁合金沉積坯中的孔隙分布及形成機(jī)制研究37-82
• 3.1 噴射成形7000系鋁合金沉積坯中孔隙的分類37-49
• 3.1.1 搭接型孔隙37-39
• 3.1.2 氣孔39-42
• 3.1.3 連通型孔隙42-47
• 3.1.4 混合型孔隙47-49
• 3.2 噴射成形7000系鋁合金沉積坯中孔隙缺陷的分布49-59
• 3.3 噴射成形參數(shù)對7000系鋁合金沉積坯孔隙的影響59-80
• 3.3.1 接收盤下降速度對噴射成形7000系鋁合金成形性的影響60-62
• 3.3.2 偏心距對噴射成形7000系鋁合金成形性和致密度的影響62-65
• 3.3.3 霧化距離對噴射成形7000系鋁合金成形性和致密度的影響65-75
• 3.3.4 氣液比對噴射成形7000系鋁合金成形性和致密度的影響75-77
• 3.3.5 霧化氣體壓力噴射成形7000系鋁合金沉積坯孔隙的影響77-80
• 3.4 分析與討論80
• 3.5 本章小結(jié)80-82
• 4 噴射成形7000系鋁合金沉積坯后處理研究82-122
• 4.1 熱等靜壓處理82-89
• 4.1.1 熱等靜壓實(shí)驗(yàn)參數(shù)82-85
• 4.1.2 熱等靜壓制度對沉積坯缺陷的影響85-88
• 4.1.3 熱等靜壓后的斷口分析88-89
• 4.2 均勻化處理89-110
• 4.2.1 單級均勻化89-96
• 4.2.2 雙級均勻化96-110
• 4.3 熱擠壓110-113
• 4.4 固溶與時效處理113-118
• 4.4.1 固溶處理113-117
• 4.4.2 時效處理117-118
• 4.5 分析與討論118-120
• 4.6 本章小結(jié)120-122
• 5 噴射成形7000系鋁合金斷口及氣體分析122-132
• 5.1 斷口分析122-128
• 5.2 噴射成形7000系鋁合金中的氣體研究128-130
• 5.3 分析與討論130-131
• 5.4 本章小結(jié)131-132
• 結(jié)論132-134
• 參考文獻(xiàn)134-143
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果143-144
• 致謝144-145
• 作者簡介145

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1086418