大飛機(jī)2024鋁合金厚板熱處理工藝及熱軋模擬研究.pdf

1、本論文研究了大飛機(jī)2024鋁合金厚板均勻化處理、熱處理制度、預(yù)拉伸處理對(duì)組織與性能的影響及2024鋁合金厚板熱軋過(guò)程溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬。主要實(shí)驗(yàn)方法:室溫拉伸性能測(cè)試、硬度測(cè)試、金相組織觀察、透射電鏡觀察(TEM)、掃描電鏡觀察(SEM)和DSC測(cè)試、熱模擬、ABAQUS有限元模擬。分析得到結(jié)論如下:
　　 (1)鑄態(tài)2024鋁合金厚板存在嚴(yán)重的元素偏析現(xiàn)象，主要元素偏析程度由大到小依次為:Cu、Mg、Mn。晶界處有大量非

2、平衡相Al2Cu相與Al2CuMg相。
　　 (2)結(jié)合均勻化動(dòng)力學(xué)曲線和實(shí)驗(yàn)得到2024鋁合金厚板適宜均勻化制度為495℃/24h，用此工藝處理后，鑄錠中非平衡相溶解，合金元素分布趨于均勻。
　　 (3)熱處理制度極大的影響2024鋁合金厚板性能與組織，其主要強(qiáng)化相為S′相和θ′相。采用固溶制度:490℃/80min、時(shí)效制度:185℃/12h，可獲得最佳力學(xué)性能，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為428MPa、3

3、25MPa和16％。
　　 (4)對(duì)2024鋁合金厚板進(jìn)行預(yù)拉伸量分別為:1％、1.5％，2％、2.5％、3％的預(yù)拉伸處理，合金自然時(shí)效峰值時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)。
　　 (5)預(yù)拉伸處理及未預(yù)拉伸處理合金自然時(shí)效時(shí)組織均為:欠時(shí)效階段合金中的析出相為GP區(qū)及T相;峰時(shí)效階段，GP區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻畹腟″相，合金中的析出相為S″相及T相，使合金具有最高強(qiáng)硬度;過(guò)時(shí)效階段，S″相及T相粒子粗化，并且T相粒子回溶。
　　 (6)自

4、然時(shí)效狀態(tài)下，預(yù)拉伸2％處理后的合金強(qiáng)塑性高，這是因?yàn)樾巫儚?qiáng)化使合金的σb相對(duì)較高，GP區(qū)強(qiáng)化使合金的σ0.2相對(duì)較低，則預(yù)變形2％合金的屈強(qiáng)比(σ0.2/σb)比較低。
　　 (7)2024鋁合金為正應(yīng)變速率敏感材料。當(dāng)應(yīng)變速率相同時(shí)，其真應(yīng)力隨著變形溫度的增大而減小;當(dāng)變形溫度相同時(shí)，其真應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增大而增大。高溫壓縮變形時(shí)，2024鋁合金應(yīng)變速率與變形溫度對(duì)流變應(yīng)力影響強(qiáng)烈，用雙曲正弦形式Arrhenius關(guān)系表述