大飛機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2024鋁合金厚板均勻化處理、熱處理制度、預拉伸處理對組織與性能的影響及2024鋁合金厚板熱軋過程溫度場、應力場有限元模擬。主要實驗方法:室溫拉伸性能測試、硬度測試、金相組織觀察、透射電鏡觀察(TEM)、掃描電鏡觀察(SEM)和DSC測試、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)合均勻化動力學曲線和實驗得到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，其主要強化相為S′相和θ′相。采用固溶制度:490℃/80min、時效制度:185℃/12h，可獲得最佳力學性能，合金的抗拉強度、屈服強度和伸長率分別為428MPa、3

3、25MPa和16％。
　　 (4)對2024鋁合金厚板進行預拉伸量分別為:1％、1.5％，2％、2.5％、3％的預拉伸處理，合金自然時效峰值時效時間延長。
　　 (5)預拉伸處理及未預拉伸處理合金自然時效時組織均為:欠時效階段合金中的析出相為GP區(qū)及T相;峰時效階段，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，使合金具有最高強硬度;過時效階段，S″相及T相粒子粗化，并且T相粒子回溶。
　　 (6)自

4、然時效狀態(tài)下，預拉伸2％處理后的合金強塑性高，這是因為形變強化使合金的σb相對較高，GP區(qū)強化使合金的σ0.2相對較低，則預變形2％合金的屈強比(σ0.2/σb)比較低。
　　 (7)2024鋁合金為正應變速率敏感材料。當應變速率相同時，其真應力隨著變形溫度的增大而減小;當變形溫度相同時，其真應力隨著應變速率的增大而增大。高溫壓縮變形時，2024鋁合金應變速率與變形溫度對流變應力影響強烈，用雙曲正弦形式Arrhenius關(guān)系表述