形變時效組合工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、與傳統(tǒng)鋼鐵材料相比，鋁合金在一定的制備工藝和熱處理條件下可以達到普通鋼材的強度，但重量只有普通鋼材的一半不到，是目前國產(chǎn)大飛機和高速列車等交通工具和國防裝備重要的輕量化材料。中高強度7xxx系A(chǔ)l-Zn-Mg鋁合金具有可自然時效強化，成型性好，對裂紋敏感性低，耐腐蝕，比強度高，并且具有優(yōu)良的焊接性能等優(yōu)點，被作為輕量化結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于高速列車底架等受力部位，其中最具有代表性的為7N01鋁合金，是目前軌道列車上應(yīng)用最多的7xxx系鋁合金

2、，在國家軌道交通發(fā)展建設(shè)中占有至關(guān)重要的地位。由于實際應(yīng)用中不斷提高對軌道列車的速度及安全性要求，因此對材料的性能也提出了更高的要求，如何在保持塑性的情況下提高其強度是目前實際工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用中急需解決的問題。
　　本課題以形變時效組合工藝為主線，通過控制形變時效工藝中的工藝參數(shù)，預(yù)時效處理（無時效、自然時效和人工時效）、軋制變形量(20％、40％、60％、80％)及后續(xù)時效工藝(80℃、100℃、120℃、140℃、160℃)，來

3、探討形變時效組合工藝對7N01鋁合金的影響。本文借助性能測試（硬度測試和拉伸性能測試）和材料顯微結(jié)構(gòu)表征手段(掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)、差示掃描量熱分析(DSC)和透射電子顯微鏡(TEM)等手段來研究形變時效工藝對7N01鋁合金力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過適合的預(yù)時效處理，7N01鋁合金在形變時效處理后不僅強度可以超過對應(yīng)的T6峰值時效處理合金，而且能夠保持良好的延展

4、性。其原因是形變時效工藝通過在后續(xù)時效前的形變引入大量位錯，增加了后續(xù)再時效析出的形核位置，使得基體內(nèi)析出相尺寸較T6態(tài)合金的細小，加上形變引入的位錯強化作用，使得形變時效合金的綜合性能比T6態(tài)更好。
　　(2)對7N01鋁合金，在形變時效組合工藝中采用過大的變形量反而不利于優(yōu)化材料力學(xué)性能，隨著變形量的增加，合金的強度和延伸率呈降低趨勢。通過變形引入的位錯會對后續(xù)時效強化中納米析出相顆粒的種類、尺寸和分布等產(chǎn)生關(guān)鍵作用，從而影響

5、材料最終的綜合力學(xué)性能。形變量越大，引入的位錯等缺陷越多，后續(xù)人工時效時析出相的形核與長大也相比于小變形狀態(tài)更加迅速，同時，大變形合金在時效后的位錯組態(tài)也與小變形有明顯區(qū)別。
　　(3)選擇合適的后續(xù)再時效溫度和時間可以優(yōu)化合金的綜合性能，在高于120℃時效時，時效溫度過高，析出相粗化速率和位錯退化速率過快，使得合金性能快速下降。在低于100℃時效時，時效溫度過低，時效析出響應(yīng)過慢，強度提升速度較慢。利用后續(xù)人工時效溫度調(diào)控析出相